Страницы истории науки и техники [Владимир Алексеевич Кириллин] (fb2) читать онлайн

В. А. Кириллин СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Предисловие

Когда я читал различные научно-технические и научно-популярные книги (в числе которых было много очень хороших), выступал с лекциями перед студентами, писал, наконец, свои научно-технические, а иногда и научно-популярные книги, все более желательным мне представлялось увидеть среди других такую книгу, в которой кратко излагалась бы история науки и техники по крайней мере от Галилея — а лучше и раньше — до настоящего времени. Если такая книга действительно должна быть краткой, то в ней было бы невозможно рассказать обо всех, даже наиболее важных, событиях, происшедших как минимум за 450 лет развития науки и техники. Следовательно, пришлось бы, говоря словами А. Эйнштейна и Л. Инфельда, сквозь лабиринт фактов и понятий избрать столбовой путь развития науки, который кажется нам наиболее характерным и значительным. Мне представляется, что это единственно возможный и хороший способ, хотя выбор столбового пути — задача не только трудная, но и в известной мере субъективная.

Когда мне впервые пришла мысль попробовать написать такую книгу, то я решительно отверг ее — настолько сложным и трудновыполнимым казалось это предприятие. Однако мысль эта меня не оставляла. Понемногу я начал подбирать подходящие литературные источники, составлять развернутый план, набрасывать отдельные разделы. В результате получилась эта книга.

Предназначается она для широкого круга читателей, желающих получить представление об истории науки и техники, о современных достижениях и задачах в этой области.

Автор сам чувствует, что некоторые сложные вопросы не нашли в книге достаточно полного разъяснения. Но, во-первых, устранение этого недостатка неизбежно повлекло бы за собой увеличение объема книги (что крайне нежелательно); во-вторых, отсутствие достаточно полных объяснений по некоторым вопросам не лишает возможности читателя (автор в этом уверен) проследить столбовой путь развития науки и техники за всю историю человечества, и, в-третьих, нельзя не учитывать того, что читатель, не нашедший в этой книге полного ответа на тот или иной вопрос, всегда может удовлетворить свою законную любознательность с помощью других, более специализированных книг. Нельзя же, в конце концов, получить ответы на все вопросы в области науки и техники с помощью одной небольшой книги.

Автор, конечно, понимает, что в его первом опыте такого рода работы, наверное, имеются недостатки, тем более что цель была поставлена не легко достижимая: рассказать об основных этапах и достигнутых результатах развития науки и техники просто, кратко и в то же время на высоком научном уровне. Все замечания и пожелания автор примет с благодарностью.

В. Кириллин

Введение

Прежде всего о содержании книги и последовательности изложения.

Среди естественных наук больше всего внимания и места отводится физике. Нельзя не согласиться с Б. Г. Кузнецовым^[1] в том, что физика, объединившая микро- и мегамир, является основой революции в естествознании.

О значении физики ярко свидетельствует такой пример. В предисловии к русскому переводу с болгарского языка книги К. Манолова и В. Тютюника «Биография атома» редактор перевода Д. Н. Трифонов приводит следующие слова известного американского физика Ричарда Филлипса Фейнмана: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные знания вдруг оказались уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза: все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе, как можно убедиться, содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения»^[2].

Содержание глав и их наименование отвечают временному признаку: каждая охватывает определенный период истории. Так, глава третья — «Начало современной науки» — относится к XV–XVIII вв., главным образом к эпохе Возрождения. В главе четвертой речь идет о важнейших событиях истории науки и техники в XVII–XVIII вв. Учитывая особенно большое значение событий, происходящих в науке и технике в XIX–XX вв., о них рассказано наиболее полно.

Автор ни в какой мере не склонен недооценивать значение того, что было сделано в научно-технической области до эпохи Возрождения — в древнем мире и в средние века. Но современная наука ведет свое летосчисление с Галилея, а наши читатели, в первую очередь молодежь, проявляют повышенный интерес к новым достижениям науки и техники, таким, например, как теория относительности, квантовая механика, последние открытия в области строения вещества и устройства Вселенной, или достижениям атомной, лазерной и вычислительной техники. Поэтому, а также учитывая ограниченный объем книги, глава первая — «Наука в древнем мире» — и глава вторая — «Наука в эпоху феодализма» написаны кратко.

Наоборот, разделы внутри глав, исключая первые две главы, составлены главным образом по направлениям науки и техники; это должно помочь читателю в случае необходимости получить сведения по интересующему его конкретному вопросу.

Автор приносит глубокую благодарность члену-коррес-понденту АН СССР Л. М. Биберману и профессору В. В. Сычеву, а также многим другим ученым за ценные замечания и советы.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Наука и техника с древнейших времен до XIX в.

Глава первая Наука в древнем мире

Наука и общество Истоки науки

Развитие науки всегда происходит в конкретных исторических условиях. Эти исторические условия, иначе говоря достигнутый этап общественного развития, определяются прежде всего производительными силами общества, способом производства. Задачи, которые ставит общество перед наукой, отношение к науке и условия, создаваемые для нее, возможности реализации достижений науки — все это зависит от достигнутого этапа общественного развития, свойственных ему средств производства и производственных отношений. В истории нередко случалось так, что производственные отношения, не отвечающие уже достигнутому уровню производительных сил, тормозили дальнейшее развитие науки, препятствовали применению ее достижений. Наоборот, производственные отношения, соответствующие производительным силам, стимулируют науку. В свою очередь, достижения науки, технический прогресс (результат использования достижений науки в практике) содействуют развитию общества.

Развитие науки шло в истории человечества очень неравномерно. Периоды быстрого и даже стремительного прогресса сменялись периодами застоя, а иногда упадка. Однако в целом значение науки в жизни общества непрерывно возрастало. В наши дни, в период научно-технической революции, это видно особенно ясно.

Крупнейшими научными центрами в древнем мире были Месопотамия, Египет, Индия, Китай, а затем Греция и Рим.

Жизнь людей, начиная с очень далекого от нас времени, складывалась так, что все, чем они занимались (охота, использование огня, обработка различных материалов — сначала камня, а позднее металлов, — земледелие, приручение и разведение животных, создание орудий и машин и т. д.), заставляло их наблюдать за окружающим миром и делать из этого выводы, совершенствовать орудия охоты и производства — одним словом, заниматься в меру своих возможностей всем тем, что гораздо позднее получило название науки и техники.

Уже в древнейшем периоде развития человечества — каменном веке — применялись орудия, сделанные из камня, кости и дерева. Средствами добывания пищи были охота, рыболовство, сбор пригодных для еды зерен, листьев и корней растений. Считается, что каменный век длился примерно 2 млн. лет, вплоть до 4-го тысячелетия до н. э. Эти хронологические границы, правда, весьма условны. К концу каменного века появилось земледелие и скотоводство.

Каждый новый шаг в развитии человечества требовал от наших предков все больших знаний и умения. Обработка материалов, изготовление орудий труда и охоты требовали знаний свойств камня, дерева, кости, а позднее — металлов. Использование огня также требовало знаний, но иного характера. Для того чтобы охота была успешной, необходимо было знать жизнь и повадки животных. Занятие охотой и рыбной ловлей, а в дальнейшем земледелием заставляло людей наблюдать за сменой времен года, изменениями погоды. Таким образом, постепенно накапливались начала знаний.

Бронзовый век, пришедший на смену каменному и длившийся с конца 4-го тысячелетия до н. э. по начало 1-го тысячелетия до н. э., ознаменовался распространением земледелия и скотоводства, применением бронзы (сплава меди и некоторых других металлов: олова, свинца и др.) для изготовления орудий труда и оружия, возникновением письменности. Бронзовый век был также временем начала цивилизации, являющейся, по Л. Моргану^[3], ступенью общественного развития, следующей за варварством, временем становления важных центров древнего мира — Месопотамии, Египта, Индии и Китая.

Распространение земледелия и скотоводства, изобретение и изготовление нужных для этого орудий труда (мотыги, плуга и других) — один из важнейших этапов истории древнего мира. Возможность жить за счет охоты сокращалась, необходимо было найти более надежный источник существования. Именно таковым и явилось сельское хозяйство. Интересно отметить, что уже в эту эпоху в Египте появилось поливное земледелие.

Бронзовый век недаром получил свое название. На смену камню — основному материалу для изготовления орудий труда и оружия — пришел металл, сначала (до железного века) главным образом бронза. Люди нашли металлы, узнали многие их свойства, научились получать чистые металлы из руд (как известно, в чистом виде в природе можно найти только золото, иногда медь, платину и серебро), обрабатывать их, изготовлять листовой металл, делать проволоку.

Все это намного увеличило могущество человека. Металлические орудия более прочны и легки, металл лучше поддается обработке, чем камень. Сосуды, сделанные из металла, имеют большие преимущества перед сделанными из камня или дерева. Появились металлические гвозди, топоры, ножи и многое другое.

Приведем несколько примеров, свидетельствующих о прогрессе того времени. Большое значение имело изобретение колеса (любопытно отметить, что в творениях природы колесо отсутствует). Повозка па колесах с металлическими ободами, запряженная домашними животными (Месопотамия явилась, возможно, первым местом, где она появилась), была важным двигателем цивилизации. Колесо нашло широкое применение в гидравлических двигателях (прежде всего на водяных мельницах) и в строительстве (наряду с рычагом).

Для первых центров цивилизации, может быть, особенно для Египта, большое значение имело появление водного транспорта. Дело началось с примитивных лодок и плотов, но, по-видимому, уже в начале эпохи цивилизации был изобретен парус и появились парусные суда, более быстрые и надежные. Парус был первым шагом в использовании энергии ветра. Много позднее появились ветряные мельницы.

В первых центрах цивилизации большое развитие получили города, а вместе с ними строительное искусство. Мы до сих пор с удивлением и восхищением смотрим на громады (а чаще на то, что от них сохранилось) дворцов, храмов, пирамид.

Дж. Бернал замечает^[4], что ранние цивилизации добились большого прогресса в технике, некоторые созданные уже около 5 тыс. лет назад изделия изменились очень мало. Наши стулья и столы, отмечает Бернал, не изменились с тех пор, как их создали первые египетские мастера. Кресла с плетеными сиденьями и гнутыми ножками были известны приблизительно 4500 лет назад (2500 лег до н. э.). Мы пользуемся тарелками той же формы, какая употреблялась в период ранних цивилизаций. Стены и потолки комнат, в которых мы живем, как и раньше, сделаны чаще всего из дерева, кирпича и штукатурки.

В это время, в период расцвета первых цивилизаций, имело место значительное развитие начал науки. Были введены в практику весы, а вместе с ними и единицы измерения. Значение этого для дальнейшего становления науки трудно переоценить. В это же время были заложены основы арифметики и десятичной системы. Развитие строительства привело к возникновению начал землемерной съемки и картографии. Было также положено начало составлению календаря и необходимых для этого элементов астрономии.

В этот же период времени, на рубеже 4-го и 3-го тысячелетий до н. э., возникло рабовладельческое общество — первая в истории человечества общественная формация, когда существуют антагонистические классы — хозяева и рабы, причем рабы, как и орудия производства, являются собственностью хозяев. Рабовладельческий строй (как, впрочем, и все другие общественные формации с антагонистическими классами) носил в себе внутренние причины, обусловившие его крушение. Рабы не были заинтересованы в росте производства, в применении более совершенных орудий труда. Не были заинтересованы в повышении производительности труда и рабовладельцы: для них проще было увеличить число рабов — дешевой рабочей силы.

Греческая цивилизация

Греческая цивилизация, пришедшая в начале железного века на смену Египту и Вавилону, является яркой и удивительной страницей в истории человечества. Греки восприняли знания, накопленные в Египте и Месопотамии, и с тех пор летопись становления и развития науки не прерывалась.

Примерно с X в. до н. э. на земле Древней Греции (Эллады) была создана и существовала, как теперь она обычно именуется, классическая культура, оказавшая огромное воздействие на дальнейшее развитие человечества. За это время форма организации общества подвергалась изменениям. В VIII–VI вв. до н. э. сформировались рабовладельческие города-государства (полисы), достигшие наибольшего расцвета в V–IV вв. до н. э. В результате победы греков в греко-персидских войнах в первой половине V в. до н. э. возвысились Афины, могущество которых было особенно велико в середине V в. до н. э., в годы правления Перикла. В результате последовавшей затем длительной войны между Афинами и их союзниками, с одной стороны, и южно-греческими городами-государствами со Спартой во главе — с другой (так называемой Пелопонесской войны), обе воюющие стороны оказались крайне ослабленными, а их экономика — сильно подорванной. Этим воспользовалась Македония, расположенная на севере Греции. В середине IV в. до н. э. Македонии удалось подчинить себе всю Грецию. В результате завоеваний Александра Македонского образовалась огромная монархия. В дальнейшем, в войнах с Римом, Македония потерпела поражение и в середине II в. до н. о. была превращена в римскую провинцию.

Александр Македонский вошел в историю как выдающийся полководец и государственный деятель Древней Греции. Став в 336 г. до н. э. царем Македонии, он начал подготовку к войне с Персией. В этом нашло отражение стремление Македонии к захвату новых территорий в Малой Азии и Средиземноморье, желание вытеснить оттуда своего конкурента — персидскую монархию. Македонское войско численностью около 37 тыс. человек во главе с Александром переправилось весной 334 г. до н. э. через Дарданеллы (Геллеспонт, как тогда назывался этот пролив) и в первом же сражении, у р. Гранин, нанесло поражение сорокатысячному персидскому войску. Македонская армия, обладавшая сильной конницей, хорошим вооружением (включая совершенную по тому времени осадную технику) и опытным командованием, имела большое преимущество над плохо обученным и недисциплинированным персидским войском, в составе которого, между прочим, были греческие наемники. В последующих сражениях, длившихся в общей сложности около трех лет, войско Александра Македонского полностью разгромило персов. Царь Дарий, стоявший во главе персидского войска, был убит. Македонские завоеватели овладели Персией, Египтом, Месопотамией, под властью Македонии оказалась большая часть Средиземноморского побережья, были захвачены огромные богатства. В Египте Александр Македонский был провозглашен сыном бога солнца Амона, египетским фараоном. В 330–329 гг. до н. э. Александр Македонский совершил поход в Среднюю Азию, а в 327–324 гг. до н. э, — в Западную Индию. Его действия отличались большой жестокостью. В 324 г. до н. э. Александр Македонский обосновался в Вавилоне, который он сделал столицей своей империи, и в 323 г. до н. э. умер там, по-видимому, от малярии, готовясь к новым походам.

Классическая культура, вероятно, больше всего известна и более всего прославилась творениями выдающихся греческих скульпторов и архитекторов. Сохранившиеся скульптуры и росписи того времени (в первую очередь на вазах) свидетельствуют о высоком искусстве греческих мастеров, о их знании человеческого тела, непревзойденном умении воплощать в своих великих творениях его красоту. Хорошо известны также шедевры греческой архитектуры, их совершенные пропорции, прославляющие замечательных творцов. Дошли до нашего времени и пользуются признанием поэмы величайшего греческого поэта первого периода классической цивилизации Гомера «Илиада» и «Одиссея».

Тематика этой книги такова, что нас больше всего интересуют достижения науки и техники. О них будет кратко сказано ниже. Но как можно в целом оценить науку Древней Греции и какой след она оставила в истории?

Деятельность и результаты древнегреческих ученых впервые в истории человечества стали удовлетворять тем критериям, которые определяют науку. Наука не есть просто совокупность знаний, она представляет собой систему знаний. Более того, наука есть результат деятельности по получению новых знаний, — деятельности, осуществляемой особой группой людей, которую принято называть научным сообществом.

Все эти характеристики полностью или почти полностью отсутствуют в культуре цивилизаций, предшествующих древнегреческой: Египта, Вавилона и Ассирии. Лишь в Греции начиная с VI в. до н. э. мы видим активную деятельность но получению новых знаний — возникают первые научные сообщества — милетская школа, платоновская академия, перипатетики и др.

Неоспоримо, что греческие ученые и философы (в то время обычно одни и те же лица были и философами, и учеными других направлений) открыли свою собственную, неповторимую страницу истории науки. Их достижения в области математики, геометрии, механики и некоторые другие имеют огромное значение.

Тем не менее общепризнано, что основы современной науки были заложены только в XV–XVII вв. н. э., и связывается это прежде всего с именами Галилея и Ньютона. Наука Древней Греции не смогла решить такой задачи. Греческая наука была в своей основе слишком абстрактной, оторванной от жизни, а потому в своих главных выводах необоснованной и наивной.

Может быть, особенно характерна в оценке древнегреческой науки фигура философа-естествоиспытателя Аристотеля, жившего в IV в. до н. э. Сочинения Аристотеля охватывают, по сути дела, все известные в тот период времени отрасли знания. Аристотелевское представление о мироздании определяло развитие науки в течение двух последующих тысячелетий, и его авторитет был столь высок, что, в конце концов, его идеи (не без помощи властей предержащих) превратились в тормоз для развития науки.

Великий русский ученый М. В. Ломоносов, отдавая должное таланту и заслугам Аристотеля, писал о нем в 1746 г. следующее: «Я не презираю сего славного и в свое время отменитого от других философа, но тем не без сожаления удивляюсь, которые про смертного человека думали, будто бы он в своих мнениях не имел никакого погрешения, что было главным препятствием к приращению философии и прочих наук, которые от ней много зависят»^[5].

Обо всем этом еще будет сказано подробнее, а сейчас рассмотрим кратко развитие основных направлений науки и техники в Древней Греции.

Следует заметить, что большую часть времени Древняя Греция была разделена как в политическом, так и в экономическом отношении. Она развивалась не как единое государство. Города-государства, составлявшие Грецию, стремились не к объединению, а к самостоятельности, независимости. Все эти города или по крайней мере большинство из них имели свои особые, отличительные черты в политической и духовной жизни. Это содействовало своеобразию философских и естественнонаучных идей Древней Греции.

Нельзя не учитывать также, что к тому времени естественные науки и философия находились в зачаточном состоянии. Философия и науки о природе создавались как единое целое, как одна система взглядов, а их творцы были философами-естествоиспытателями. В значительной мере поэтому древнегреческой науке свойственна, как уже сказано, известная абстрактность, отвлечение от конкретных фактов, стремление каждого ученого представить все мироздание в целом. Это было слабой стороной древнегреческой науки. В то же время ее сильной стороной была смелость и самостоятельность взглядов.

В VI в. до п. э. формирование рабовладельческих городов-государств было в основном закончено. В это время влияние древнегреческой цивилизации распространилось очень широко. Оно охватывало в значительной мере Малую Азию, Средиземноморское побережье вплоть до устья р. Роны, Сицилию, часть побережья Черного моря. Были образованы такие полисы, как Милет в Малой Азии, Кумы и Неаполь на западном побережье Апеннинского полуострова, Наксос и Сиракузы на острове Сицилия, Мессалин недалеко от устья р. Роны, Ольвия на побережье Черного моря, в устье Буго-Днепровского лимана, Пантикапей, Фанагория, Феодосия, несколько позже Херсонес на побережье Черного моря (Крым) и др.

VI век до н. э. считается временем зарождения древнегреческой науки и составляет первый, ионийский этап ее развития.

В философии Древней Греции с самого начала определились две главные противоборствующие позиции: материалистическая и идеалистическая. Многие представители идеализма в философии были сторонниками и защитниками существовавшего общественного строя, аристократии, религии. Хотя древнегреческие философы-материалисты, в конце концов, были также идеологами рабовладельческого уклада, они способствовали развитию демократии (в рамках рабовладельческого строя, конечно), по сравнению с философами-идеалистами выражали более передовые взгляды.

Первым ионийским философом, сведения о котором сохранились, был Фалес (примерно 625–547 гг. до н. э.) — основатель Милетской школы, считающийся родоначальником античной философии. Город Милет, в котором родился Фалес, был крупным для того времени центром торговли и ремесел. Этому содействовало его расположение на Малоазиатском побережье Эгейского моря: через Милет проходили торговые пути от греческих городов к Малой Азии. О жизни и взглядах Фалеса известно немного. Это немногое можно найти в трудах Платона и Аристотеля. Фалес полагал, что началом всего является вода, из которой образовались земля, воздух и живые существа. Для него, как и для других древнегреческих философов, были характерны высказывания ad narrandum, поп ad probandum (лат. — для рассказывания, а не для доказывания). Другими словами, каких-либо доказательств высказанных утверждений не приводилось.

Фалес был человеком разносторонним. Он пользовался известностью как философ, математик и астроном, инженер, политический деятель и даже купец. Можно предполагать, что ему принадлежит открытие причины солнечных затмений, способа определения высоты сооружений (в частности, пирамид) по их тени. Фалес пользовался репутацией делового человека, ему приписываются слова: «Не множество слов доказывает рассудительность мнения».

Фалес имел много учеников и последователей. Один из них, философ Анаксимандр (610–546 гг. до н. э.), предложил в качестве первоосновы (первоматерии) принять не воду, как то сделал Фалес, а не имеющую конкретной формы материю, являющуюся началом реального мира. Эту материю Анаксимандр назвал «апейрон».

Яркой личностью среди древнегреческих философов был Гераклит Эфесский (около 530–470 гг. до н. э.) — создатель древнегреческой диалектики, развивший материалистические взгляды милетской школы. Началом всего Гераклит считал огонь. Ему принадлежат слова: «На огонь обменивается все, и огонь — на все, как на золото — товары и на товары — золото». Гераклит считал, что нет ничего неизменного, все находится в процессе развития. Он говорил: «На входящего в одну и ту же реку текут все новые и новые воды» и «В одну и ту же реку нельзя войти дважды». Гераклит считал, что основу развития составляет борьба противоположных начал («раздор есть отец всего»). Слова Гераклита: «Мир, единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим» — представляют его как материалиста, философа-диалектика.

Гераклит одним из первых обратил внимание на относительность знаний. Он, в частности, продемонстрировал это сочиненными им афоризмами. Приведем два из них: «Морская вода — чистейшая и грязнейшая: рыбам она пригодна для питья и целительна, людям же — для питья непригодна и вредна» и «Прекраснейшая обезьяна отвратительна по сравнению с человеческим родом». Гераклит был сторонником «писаного закона», который должен заменить отстаиваемое аристократией родовое право. За закон народ должен биться, как за свои стены, говорил Гераклит, своеволие же следует гасить скорее, чем пожар^[6].

Особое место в науке Древней Греции занимал Пифагор (582–500 гг. до н. э.), известный в наше время более всего по теореме, носящей его имя. Пифагор, его ученики и последователи много сделали в области математики, геометрии, астрономии и физики. Наиболее значительным достижением пифагорейцев было открытие того факта, что отношение диагонали и стороны квадрата не может быть выражено целым числом или дробью. Тем самым в математику было введено понятие иррациональности. Заслуживает упоминания и то, что Пифагор придерживался мнения о шарообразности Земли и ее вращении вокруг собственной оси. Вместе с тем Пифагор и его последователи образовали пифагорейскую идеалистическую школу, рассматривавшую числа как основу всего существующего, как ключ к представлению о мироздании. В дальнейшем Платой — вероятно, самый последовательный сторонник древнегреческого идеализма — заимствовал некоторые идеи пифагорейцев.

Второй период развития древнегреческой науки, период наивысшего ее подъема, именуемый афинским, связан с расцветом города-государства Афины. Этот период охватывает V–IV вв. до и. э. — время между возвышением города-государства Афины и подчинением Александром Македонским греческих полисов. В это время, после завершения победной войны с персами, Афины переживали экономический и торговый подъем. Создание мощного по тому времени флота содействовало достижению военных успехов и развитию торговли. Демократия рабовладельческого общества достигла тогда своего высшего уровня.

Развитие древнегреческого материализма тесно связано с именем Демокрита (около 460–370 гг. до н. э.), которого К. Маркс назвал «эмпирическим естествоиспытателем и первым энциклопедическим умом среди греков»^[7]. Демокрит родился в крупном торговом городе Абдеры во Фракии. Сын богатого торговца и рабовладельца, Демокрит имел достаточно средств для того, чтобы совершить ряд путешествий в другие страны. Он побывал в Месопотамии, Египте, Индии, посетил также Афины, встречался там с Сократом.

Демокрит ввел понятие атомов (от греч. неделимый) — малых и далее неделимых частиц, из которых состоит Вселенная. Все существующее, по Демокриту, состоит из атомов и пустоты. Демокрит, как и Гераклит, считал природу вечно изменяющейся. Он полагал, что образование новых сочетаний атомов или разрушение этих сочетаний есть первопричина возникновения миров в бесконечной Вселенной или их гибели. Демокрит рассматривал Вселенную существующей вечно, не имеющей ни начала, ни конца.

Демокритом были рассмотрены многие вопросы из области философии, этики, психологии, математики, физики, медицины, искусства, техники. Он был философом-диалектиком, рождение истины считал результатом столкновения противоположных мнений. Демокрит был одним из величайших философов-естествоиспытателей Древней Греции.

В период 481–411 гг. до н. э. в г. Абдеры жил философ Протагор, бывший видным политическим деятелем и во многом разделявший взгляды Демокрита. Он был по своим убеждениям атеистом, обвинялся в безбожии, а его сочинение «О богах» было подвергнуто сожжению. В дошедших до нас фрагментах этого сочинения написано: «О богах я не могу знать ни того, что они существуют, ни того, что их нет, ни того, каковы они по виду. Ибо многое препятствует знать это: и неясность вопроса, и краткость человеческой жизни»^[8].

Примерно в 460–370 гг. до н. э. на острове Кос, вблизи Малой Азии, жил крупнейший врач Древней Греции, чье имя стало, можно сказать, легендарным, Гиппократ, вокруг которого образовалась косская медицинская школа. Гиппократу принадлежит создание системы наблюдения и изучения больных, некоторые методы их лечения, представление о целостности организма.

Большим влиянием в Древней Греции пользовался выдающийся философ и оратор Сократ (470–399 гг. до н. э.). Его имя стало впоследствии нарицательным, воплощая собой мудрость. Сократ родился в Афинах в семье каменотеса Софроника. Молодой Сократ, по-видимому, занялся сначала профессией отца, а потом некоторое время был скульптором. Во всяком случае, ему приписывается создание скульптуры трех Харит (три богини красоты и изящества — Аглая, Евфросиния и Талия), выставлявшейся у Афинского акрополя. До нас не дошло каких-либо письменных материалов, созданных Сократом, вполне возможно, что их не было вовсе и он излагал свои мысли только устно. До нас дошли сведения о том, что Сократ имел обыкновение проповедовать свое учение везде, где это было возможно, часто непосредственно на улицах и площадях. Все, что известно о Сократе, почерпнуто из сочинений его учеников, главным образом Платона и Ксенофонта. Сократ ставил целью самопознание, видя в нем путь к счастью, рассматривал знания и мудрость как истинную добродетель: «Вот, например, мужество, — учил он, — когда оно не имеет ничего общего с разумом, а подобно простой дерзости: разве человек, если он дерзок не по разуму, не несет ущерба, а если отважен с умом, не получает пользы? А разве не то же самое с рассудительностью и с понятливостью? С умом и образование и воспитание приносят пользу, а без ума — вред. Одним словом, разве не все, к чему стремится душа и что она претерпевает, оканчивается счастливо, если ею управляет разум, и несчастливо — если безрассудство? Так вот, если добродетель — это нечто, обитающее в душе, и если к тому же она не может не быть полезной, то, значит, она и есть разум: ведь все, что касается души, само по себе не полезно и не вредно, но становится вредным или полезным благодаря разуму или по безрассудству. В согласии с этим рассуждением добродетель, коль скоро она полезна, и есть не что иное, как разум»^[9]. В 399 г. до н. э. Сократ был казнен (принял яд но приговору афинского суда) по обвинению в непочтении к богам и развращении юношества. По своим взглядам Сократ был идеалистом, выступал против научного познания природы, считая это делом безбожным.

Ученик и последователь Сократа, один из крупнейших философов Древней Греции — Платон (428–347 гг. до н. э.) был первым выразителем классического объективного идеализма. Деятельность Платона относится ко времени, когда противники Афин во главе со Спартой с помощью Персии добились военного успеха.

Родился Платон в Афинах в знатной аристократической семье. По своим политическим взглядам он был глашатаем и защитником реакционной афинской аристократии. После казни Сократа Платон временно покинул Афины и несколько раз посещал южную Италию.

Платоном была образована в Афинах философская школа, названная академией, просуществовавшая около тысячи лет. Философская школа Платона помещалась в саду, носившем имя легендарного героя Академа. Поэтому она и была названа академией. В течение примерно 40 лет Платон проводил занятия в академии с избранными группами учеников, рассказывал им о своем учении. Следует заметить, что Платон в высшей мере обладал способностью красочно и убедительно излагать свои мысли, был прекрасным оратором. Это во многом содействовало его успеху. Платон много занимался математикой и астрономией, требовал от своих учеников в академии хорошего знания математики.

Как философ-идеалист, Платон считал, что «истинным бытием» является мир вечных и неизменных идей, а предметы материального мира — это лишь тени, отражения идей. Следовательно, чувственное восприятие, утверждал Платон, может ввести только в мир теней истинно существующего, незыблемого, вечного.

Таким образом, Платон разделял все существующее на два мира: мир идей и мир вещей. Действительным, истинным, так сказать, «основным» он считал мир идей. Что касается мира вещей, то, согласно Платону, он представляет лишь отражение «истинного» мира идей. Эти свои соображения Платон иллюстрировал следующим примером. Допустим, говорил Платон, закованные узники находятся в пещере спиной ко входу. Мимо входа в пещеру снаружи проходят люди с разными предметами в руках. Находясь спиной ко входу в пещеру, узники не могут видеть ни людей, ни предметы, которые они несут. Лучи солнца освещают проносимые мимо пещеры предметы, и их тени падают на заднюю стену пещеры. Узники видят эти тени и могут принять их за сами предметы. Так и мы, рассуждал философ, видим не сами предметы, а лишь их отражения, но принимаем их за истинные предметы, и убедить людей, что это не так, невероятно трудно. Платон не только не мог, но и не пытался доказать, что на самом деле все обстоит именно так, как он утверждал. В центре мира идей Платона — высшая идея Блага. Его диалектика включает понятия «души» и «чистой любви». Душа, по Платону, близка к миру идей и бессмертна. Он считал, что человек познает мир не посредством восприятия его своими органами чувств, а благодаря знаниям, которые скрыты в его душе. Человек должен «вспомнить то, что скрыто в его душе».

В сочинениях Платона много места отведено созданию идеального, с его точки зрения, государства, некоей социальной утопии. Он считал, что существующий общественный строй, будучи предоставлен естественному ходу событий, придет от состояния большего совершенства — господства лучших его представителей — к упадку, к господству толпы, демагогов и тиранов. Поэтому Платон считал необходимым — и это ясно выражено в его сочинениях «Государство» и «Законы» — разработку основ нового совершенного государственного устройства. Его точка зрения о создании идеального государства сводится к тому, чтобы путем принятия надлежащих законов приостановить развитие общества. Государство, по Платону, должно быть разделено на классы: правителей и философов (философам он придавал очень большое значение в управлении обществом), воинов и низших слоев населения — ремесленников и земледельцев. При этом Платоном допускается использование рабского труда, о чем сказано в его «Законах».

Платон считал также, что высшие классы общества, правители и философы должны быть поставлены в особые условия. Они могут вступать только во временные союзы и не должны иметь постоянных семей, причем временные союзы в целях улучшения потомства должны регулироваться государством (вот откуда, по-видимому, берет начало евгеника!). Дети со времени рождения лишаются забот родителей и поступают на попечение государства. Мужчины и женщины получают равные права. Для высших классов отменяется частная собственность. Всем этим Платон предполагал поставить интересы государства среди правителей и философов выше личных интересов.

Как видно из сказанного, Платон отнюдь не собирался уравнять права различных слоев народа. Наоборот, он намеревался увековечить социальные различия. Платон считал, что труд физический — обязанность рабов и ремесленников.

Нельзя не отметить большого значения Платона в становлении и развитии науки. Особенно важным было платоновское представление о структуре мироздания, которое, как полагают, является классическим образцом античного понятия космоса. Космос, согласно Платону, зрим, осязаем и материален, он существовал не всегда, а появился в результате творческого акта. Космос разделен на семь небесных кругов, соответствующих планетам и Солнцу, которые движутся вокруг шарообразной Земли. Многочисленные сочинения Платона читались и изучались многими поколениями людей, а созданная им академия явилась, можно сказать, родоначальником высших учебных заведений.

Нельзя обойти молчанием пользовавшегося большой известностью философа Диогена из Синопа (приблизительно 404–323 гг. до н. э.). который вел до крайности аскетическую жизнь и пренебрегал всеми благами цивилизации и культуры. По преданию, Диоген носил самую примитивную одежду, ночевал где придется (под открытым небом и даже в бочке), питался крайне непритязательно, пил только воду, проповедовал возврат к первобытной жизни. Он не выдвинул какой-либо прогрессивной положительной программы.

Крупнейший древнегреческий философ — естествоиспытатель Аристотель (384–322 гг. до н. э.) является противоречивой фигурой в науке. Ф. Энгельс называл Аристотеля самой всеобъемлющей головой среди философов Древней Греции, а К. Маркс — Александром Македонским греческой философии. Для такой характеристики были веские основания. В сочинениях Аристотеля, дошедших до потомков через многие столетия, содержатся практически все известные в его эпоху сведения из различных областей знания: естественных наук (математика, механика, физика, астрономия, биология), медицины, логики, психологии, истории, экономики, философии.

Аристотель родился во Фракии (греческой колонии), отец его был врачом. Начиная с 367 г. до н. э., т. е. с семнадцатилетнего возраста, он находился в академии Платона, где получил образование, После смерти Платона, пробыв в академии в общей сложности около 20 лет, оставил ее. Аристотель был учеником Платона. В 343 г. до н. э. он стал воспитателем сына царя Македонии Филиппа, в будущем знаменитого полководца Александра. В 335 г. до н. э. Аристотель образовал в Афинах свою школу-Ликей, именуемую также перипатетической школой (от греч. peripateo — прохаживаться; Аристотель во время лекций или бесед любил прогуливаться с учениками), получившую большую известность. В 323 г. до н. э., после смерти Александра Македонского, Аристотель был вынужден покинуть Афины, а спустя год в возрасте 62 лет умер в г. Халкиде на острове Эвбея.

Аристотель был великим собирателем и систематизатором знаний, накопленных во время античности. Его исключительное значение для истории науки состоит в том, что вплоть до эпохи Возрождения в Европе не существовало (несмотря на некоторый прогресс в отдельных областях) систематического обзора или глобальной системы знаний, хоть сколько-нибудь сравнимой с его собственной, получившей широкое распространение. Одна из главных интеллектуальных задач раннего средневековья состояла в том, чтобы усвоить как можно больше его работ, буквально выуживая их из неполных и несовершенных средневековых трактатов. Позднесредневековые же писатели прилагали все усилия к тому, чтобы проникнуть в смысл его суждений, когда полный текст его сочинений уже появился на Западе. Труды Аристотеля являются, как уже говорилось, энциклопедией знаний античного мира, и, за исключением физики и астрономии, он достиг, по-видимому, реального прогресса во всех тех областях знаний, которыми он занимался. Более того, он был одним из основателей индуктивного метода и первым осознал необходимость систематического исследования. Его заслуги в науке и классификации знания создали ему всемирную славу.

Среди многих его сочинений, дошедших до нас, отметим «Физику», в которой обсуждаются проблемы философии природы, проблемы бытия, материи, движения, пространства и времени, небесных сфер и перводвигателя, который, по Аристотелю, должен был существовать, чтобы приводить их в движение. В трактате «О небе» Аристотель последовательно рассматривает структуру мира, он приходит к представлению о возникновении и уничтожении, включающему понятие о противоположных качествах горячего и холодного, влажного и сухого, которые при своем взаимодействии производят пары четырех элементов — огня, воздуха, земли и воды. Кроме земных элементов, по Аристотелю, существует также и пятый элемент — эфир, обусловливающий вращение небесных тел и придающий им свойства совершенства и неуничтожаемости.

В «Метеорологике» рассматривается область между землей и небом — царство планет, комет и метеоров, здесь дается также, хотя и примитивная, теория образования цветов, зрения и объяснение радуги. В четвертой книге, написанной, вероятно, не Аристотелем, а его учеником Стратоном, мы находим рассказ о начальных химических представлениях.

В биологии Аристотель достиг наибольших успехов среди естественных наук. Он определил жизнь как способность к самообеспечению, а также к независимому росту и распаду. Он разделил зоологию на три части, которые соответствуют современной естественной истории: анатомию, общую физиологию и, наконец, эмбриологию. В своих исследованиях он упоминает около пятисот различных животных, причем некоторых из них описывает с такой точностью и столь детально, что не оставляет сомнения в том, что это его собственные наблюдения, а также в том, что в ряде случаев он собственноручно производил вскрытия. Многие факты, описанные Аристотелем, были «переоткрыты» в последующие столетия. Он знал, например, что киты — живородящие организмы, отделял хрящевых рыб от позвоночных, описал развитие яйца цыпленка, определил образование в нем сердца и наблюдал его биение, когда зародыш еще находится вяйце.

В общей эмбриологии его идеи знаменовали существенный прогресс. Согласно прежней точке зрения, возможно заимствованной из Египта, отец рассматривался как единственный действительный родитель, а мать — лишь как место нахождения и питания эмбриона. Такие взгляды были широко распространены, отчасти они составляли фундамент патриархальных обычаев общества. Аристотель осознал, что мать вносит в зарождение организма свой вклад, что она есть некая субстанция, лишь с помощью которой мужское активное начало может вырасти в организм.

В классификации животных Аристотель отверг прежний принцип дихотомии (от греч. (dichotomia — разделение надвое), — согласно которому животные располагались в противоположные группы земных и водных, крылатых и бескрылых. Он заметил, что такой принцип ведет к разделению животных весьма сходных, например крылатых и бескрылых муравьев. Он осознал необходимость использовать как можно больше различительных признаков, и с помощью своего метода создал классификацию, приближающуюся к современной более, чем любая из существовавших прежде.

К этому, конечно, необходимо добавить, что Аристотель был создателем формальной логики с ее аппаратом силлогизмов^[10] и доказательств. Одного этого было бы достаточно, чтобы составить славу ученому.

С современной точки зрения Аристотель меньшего достиг в физике и астрономии.

Например, Аристотель отвергал атомистическую доктрину. Демокрит учил, в вакууме тяжелые атомы будут падать быстрее, чем легкие. Аристотель же утверждал па основе своих представлений, что в вакууме все тела должны падать с бесконечной скоростью. Далее он заявлял, что, поскольку такое вообразить себе невозможно, следовательно, вакуума не существует. Отвергая возможность существования пустого пространства, Аристотель отрицал и все связанные с ним представления атомистики, и в первую очередь утверждение, что все вещества состоят из одной и той же конечной материи. Вместо этого он учил, что все тела по своей природе делятся на легкие и тяжелые и что если бы этого не существовало, то большие массы воздуха или огня должны были бы быть тяжелее, чем малые массы земли или воды. Ошибка Аристотеля заключалась в том, что вместе с другими философами, жившими до Архимеда, у него не было представления об удельном весе, он не знал, что именно вес на единицу объема определяет подъем или падение в среде. Следуя своему учителю — Платону, он приписывал движению врожденное свойство, заставляющее все на Земле стремиться к своему естественному месту — дым поднимается вертикально вверх, а камень падает вертикально вниз. Идея о том, что тела являются существенно тяжелыми или легкими, была воспринята вместе с остальной философией Аристотеля учеными средневековья и просуществовала вплоть до нового времени. Лишь когда Галилей выдвинул свою собственную теорию падения, это привело постепенно к отказу от аристотелевских представлений о тяжести и легкости как существенных качествах.

Аристотель, хотя b принимал сферическую форму земли, придерживался геоцентрической модели мироздания, в которой Земля помещалась в центре Вселенной, а его авторитет в значительной степени обусловил неприятие гелиоцентрической системы, когда она была выдвинута Аристархом, и в последующее время, вплоть до Коперника, которого от Аристотеля отделяло семнадцать столетий.

По своим философским взглядам Аристотель принадлежит к идеалистам, хотя для пего характерны колебания между материализмом и идеализмом. Аристотель подверг критике многие высказанные Платоном положения. Как говорил Аристотель, «Платон мне друг, но истина дороже»^[11]. Аристотель отверг утверждение Платона о том, что материальный мир есть не более чем отражение мира идей, а предметы материального мира — лишь тени мира идей. Аристотель считал реальный мир действительно существующим. Эта критика взглядов Платона — важная часть сочинений Аристотеля. В. И. Ленин писал: «Критика Аристотелем „идей“ Платона есть критика идеализма как идеализма вообще»^[12].

И хотя Аристотель воспринял от своего учителя — Платона, множество метафизических идей, некоторые из них он трансформировал в соответствии со своим собственным, значительно более основательным знанием природы. В отличие от Платона Аристотель считал, что истинным бытием обладает не общее, не идея, но конкретная единичная вещь.

Наконец, следует отметить, что Аристотель, который в теории весьма искусно рассматривал переход от частных случаев к общим утверждениям, на практике часто ошибался. Отправляясь от нескольких известных ему фактов, он нередко делал всеобъемлющие обобщения и, естественно, приходил к ошибочным заключениям. Он не обладал знанием достаточного количества основанных на опыте фактов, и поэтому многие его выводы в дальнейшем были отвергнуты.

Аристотель отверг предложенное Платоном в интересах рабовладельческой аристократии «идеальное государство». Им была разработана теория «лучшего государства» (название Аристотеля), в котором также должно было оставаться имущественное неравенство и рабство. У раба, говорил Аристотель, главное — тело, а у свободного — душа. Но душа по своей природе — начало властвующее, а тело — подчиненное, поэтому душа всегда должна господствовать над телом. Аристотель рассматривал государство не как средство классового господства, а как организацию такого общественного порядка, при котором народ «мог жить счастливо». Он считал, что это может быть достигнуто в государстве, имеющем одну из трех форм правления: монархическую, аристократическую или демократическую. В любом из названных видов государства возможно, по его мнению, достигнуть такого состояния, чтобы власть служила народу, не было бы ее злонамеренного использования. Ни в коем случае нельзя допускать, считал Аристотель, чтобы государства названных типов приняли форму тирании, чистой олигархии или крайней демократии: в этих случаях «устойчивость» государства и его способность служить благу граждан были бы потеряны.

Что касается сложной, фундаментальной проблемы движения, то Аристотель не мог воспользоваться подготовленным еще до него решением — такового просто не было. Поэтому он, по-видимому, решил положиться на здравый смысл. Аристотель считал, что «движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекращает свое действие». На первый взгляд все кажется совершенно правильным. Действительно, представьте себе, что вы толкаете по горизонтальной поверхности нагруженную тачку. Если вы перестанете толкать ее, т. е. прикладывать необходимое усилие, то тачка быстро остановится. Наоборот, если вы увеличите прилагаемое к тачке усилие, она покатится быстрее. Тем не менее приведенное положение Аристотеля является ошибочным. На здравый смысл, как известно, далеко не всегда можно полагаться. В свое время (когда речь будет идти о Г. Галилее и И. Ньютоне) мы подробно остановимся на этом вопросе. Сейчас заметим только, что это ошибочное положение Аристотеля признавалось справедливым около 2 тыс. лет.

Время, начиная с подчинения Александром Македонским самостоятельных городов-государств вплоть до возвышения Рима, т. е. примерно с 330 по 30 г. до и. э., составляет третий период развития древнегреческой науки, именуемый эллинистическим. Этот период интересен в первую очередь развитием математики, механики, астрономии, физиологии, в то время как в области философии сделано было значительно меньше.

Включение ранее независимых полисов в империю Александра Македонского создало большие новые возможности для роста греческой торговли. Раньше торговля ограничивалась вследствие низкого уровня потребления бедной части свободного населения и рабов городов-государств. Теперь для греческой торговли открылся гораздо более широкий рынок, хотя по-прежнему товары создавались главным образом из расчета на их потребление богатой частью населения: изделия из серебра и стекла (в частности, чеканное серебро и выдувное стекло), папирус, дорогие ткани и одежда. Это привело, в свою очередь, к росту ремесленного производства и городов, развитию морского транспорта. Общество в это время, как никогда ранее, раскололось на богатых и обездоленных.

Следует отметить, что необходимость технического совершенствования ремесленного производства, вызванная развитием торговли, а также технических средств ведения войны, заставляла правителей Македонии (Александра, его преемников — Птолемеев) со вниманием относиться к греческой науке. При этом их особым расположением пользовалась практическая наука. Новая столица Египта — Александрия, основанная Александром Македонским в 332 г. до и. э. и названная его именем, стала при Птолемеях (305—30 гг. до н. э.) центром научной и культурной жизни. Может быть, именно правители Македонии были первыми, пытавшимися осуществить государственную организацию и финансирование науки.

В Александрии в начале 3 в. до и. э. был образован Александрийский мусейон (от греч. muséion — храм муз), имевший большое значение для развития науки и игравший роль одновременно научного учреждения, музея и научной школы. Мусейон был связан с афинским Лике-ем, организованным еще Аристотелем и возглавлявшимся в то время известным ученым Стратоном, преподававшим как в Ликее, так и в Александрийском мусейоне.

Одним из крупнейших ученых-математиков того времени был Евклид, живший в 3 в. до и. э. в Александрии. Его главным, большим по объему трудом являются «Начала», которые привели в систему все математические достижения того времени. Многое из того, что нашло отражение в «Началах», принадлежит не самому Евклиду, а является изложением результатов других греческих ученых, и в частности Евдокса (приблизительно 406–355 гг. до н. э.), который был одним из наиболее выдающихся математиков и астрономов античного мира. «Начала» состоят из пятнадцати книг, причем последние XIV и XV книги написаны не Евклидом, а добавлены позднее. В «Началах» изложены основы античной математики и геометрии, способы определения площадей и объемов различных фигур и тел, начало теории чисел, приводятся основные определения и аксиомы^[13] (включая знаменитый постулат о параллельных прямых), излагаются основы геометрической алгебры. Созданный Евклидом метод аксиом позволил ему построить здание геометрии, носящей его имя.

Эллинистический период развития пауки Древней Греции принес большие достижения и в области механики. Среди ученых-механиков этого времени особую, заслуженную известность приобрел Архимед (287–212 гг. до н. э.)

Один из величайших древнегреческих ученых — Архимед родился на острове Сицилия в г. Сиракузы; он жил во время первой и второй Пунических войн между Римом и Карфагеном за господство в Средиземном море. Отец Архимеда, математик и астроном Фидий, дал своему сыну хорошее образование. Архимед был близок со многими учеными крупнейшего тогда научного центра— Александрии; письма Архимеда к ним частично сохранились, из них удалось получить сведения о некоторых его работах. Архимед был родственником и приближенным сиракузского царя Гиерона II. Во время второй Пунической войны Архимед возглавлял оборону Сиракуз, осажденных римлянами. Под его руководством были сделаны разработанные им весьма совершенные по тому времени метательные снаряды, не позволившие римлянам взять город штурмом и заставившие их перейти к блокаде. Осенью 212 г. до н. э. Сиракузы были взяты римлянами, а Архимед убит (по существующей версии, без ведома римского полководца Марцелла). Как свидетельствует легенда, Архимед сказал перед смертью римскому солдату: «Не трогай моих чертежей».

Будучи первоклассным математиком и механиком, Архимед решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов. В частности, он определил соотношение объемов шара и описанного около него цилиндра, оказавшееся равным 2/3. Решением этой задачи Архимед очень гордился. Он определил значение числа я, представляющего собой, как известно, отношение длины окружности к диаметру; он нашел, что значение я не может быть меньше 3+¹⁰/₇₁ и больше 3+¹⁰/₇₀. Архимед ввел понятие центра тяжести и разработал методы его определения для различных тел, дал математический вывод законов рычага; ему приписывают слова: «Дай мне, где стать, и я сдвину Землю». Архимед положил начала статике и гидростатике, причем последняя нашла широкое применение при проверке изделий из драгоценных металлов и определении грузоподъемности кораблей.

Со школьных лет нам известен закон о плавучести тел, носящий имя Архимеда: на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует поддерживающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа), направленная вверх и приложенная к центру тяжести вытесненного объема. Если вес тела меньше поддерживающей силы, тело всплывает на поверхность, причем степень погруженности плавающего на поверхности тела определяется соотношением удельных весов тела и жидкости. Если вес тела больше поддерживающей силы, тело тонет. Если же вес тела равен поддерживающей силе, тело плавает, как рыба или подводная лодка, внутри жидкости.

Объяснения Архимеда были ясными и понятными. Поэтому нельзя не согласиться с древнегреческим философом и писателем Плутархом, писавшим: «Если бы кто-либо попробовал сам разрешить эти задачи, он ни к чему не пришел бы, по, если бы он познакомился с решением Архимеда, у него тотчас бы получилось такое впечатление, что это решение он смог бы найти и сам — столь прямым и кратким путем ведет нас к цели Архимед»^[14].

Научные достижения Архимеда были тесно связаны с нуждами практики, с жизненными потребностями. Они использовались, по существу, во всей машинной технике того времени, в частности при создании блоков и лебедок, зубчатых передач, ирригационных и военных машин. Архимедом сделаны многочисленные изобретения, в их числе: архимедов винт — устройство для подъема воды на более высокий уровень, имеющее преимущество перед поршневым насосом, в случае если вода загрязнена, например илом; различные системы рычагов, блоков, полиспастов и винтов для поднятия больших тяжестей; военные метательные машины. Мы коснулись только части научных и инженерных работ Архимеда. Совершенно пе упоминали, например, о его астрономических исследованиях.

Необходимо отметить, что взгляды Архимеда носили передовой характер. Он поддерживал позицию философа-естествоиспытателя материалиста Демокрита, разделял убеждения Аристарха Самосского (приблизительно 320–250 гг. до н. э.), который первым провозгласил идею гелиоцентризма, т. е. считал, что не Солнце вращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца, и которого Ф. Энгельс назвал Коперником древнего мира. Не следует забывать, что сочинения и учения Демокрита и Аристарха Самосского в то время подвергались официальному осуждению.

Не будет ошибкой сказать, что Архимед был одним из последних крупных естествоиспытателей и в то же время первым ученым-инженером, труды которого положили начало выделению естественных наук в самостоятельную область. В последующие годы его работы долгое время не получали той оценки, которой они заслуживали, и дальнейшая их разработка практически не проводилась.

Лишь в эпоху Возрождения труды Архимеда были оценены но достоинству и получили дальнейшее развитие. Первый перевод сочинений Архимеда был сделан в 1543 г., в год опубликования основного труда Коперника — «Об обращениях небесных сфер».

Если Архимед был одним из последних выдающихся древнегреческих естествоиспытателей, то последним крупным философом Древней Греции можно назвать Эпикура (приблизительно 342–270 гг. до н. э.). По своим взглядам Эпикур был материалистом. Он признавал существование материального мира, считал, что «ничто не возникает из небытия» и Вселенная существует вечно. Эпикур согласно с Демокритом считал, что мир состоит из атомов и пустоты и что все существующее во Вселенной возникает в результате соединения атомов в различные комбинации. Интересно отношение Эпикура к религии. Хотя он признавал существование богов, но считал, что боги находятся далеко, в межзвездном пространстве, и в жизнь людей не вмешиваются и никак на нее не влияют. По существу дела, Эпикур был атеистом и считался в последующие столетия философом-безбожником.

Древний Рим

Под словами Древний Рим можно, конечно, понимать древний город или ранпее поселение. Можно понимать также родовую общину в древней Италии, позднее и-город-государство (полис), подчинившее себе земли всего Апеннинского полуострова, а еще позднее — рабовладельческое государство, в которое входили часть Европы, Египет, Малая Азия, Сирия, Средиземноморское побережье Африки. Но понимать под словами Древний Рим можно и интересную и необыковенную главу захватывающей книги — История человечества.

Город Рим был основан, как об этом повествует античное предание, в 754 или 753 г. до н. э. Его основателями считаются братья-близнецы Ромул и Рем, вскормленные, по легенде, волчицей и воспитанные пастухом. По археологическим данным, основание Рима можно отнести примерно к 10 в. до н. э.

Вначале Рим являлся поселением родовой общины. Его население состояло из полноправных патрициев, плебеев, не входивших в родовую организацию, и рабов. Полноправное население — «римский народ», к которому сначала относились только патриции, разделялось, по дошедшим до нас сведениям, на триста родов. Каждые десять родов составляли курию, а каждые сто родов, или десять курий, трибу (племя).

Верховных органов было два: «народные собрания» — комиции (в которые входили только патриции), собиравшиеся но куриям, и совет старейшин родов — сенат. Во главе общины стоял царь, избираемый на комициях. Его власть первоначально была ограничена сенатом и комициями, позднее она значительно расширилась. Цари стали назначать членов сената (из числа патрициев), являлись одновременно военачальниками, судьями и верховными жрецами.

Патриции, владевшие рабами и большим количеством земли, составляли господствующее сословие. Плебеи — в то время мелкие и средние земледельцы, а также ремесленники — не входили в состав «римского народа». Рабы ничем не владели и были лишены всех прав. Хотя свободный труд в это время еще преобладал, но уже складывались классы рабовладельцев и рабов.

В VIII–VI вв. до н. э. Римом поочередно правили, согласно античному преданию, семь царей, первым из которых был Ромул. Это так называемый царский период истории Древнего Рима. Во время правления шестого, предпоследнего царя, Сервия Туллия, была проведена реформа^[15], следствием которой явилось включение плебеев в состав «римского народа». Осуществление этой реформы было результатом усиливающейся борьбы между патрициями и плебеями, причем число последних в это время возрастало, а их значение в экономике увеличивалось.

Последний из правителей царского периода — Тарквиний Гордый, пришедший к власти в результате убийства им Сервия Туллия, был изгнан римлянами в 510 (или 509) г. до н. э. После этого начался новый, республиканский этап истории Древнего Рима, продлившийся около четырех столетий, приблизительно по 30 г. до и. э. Царской власти более не существовало, на смену царю пришли два ежегодно избиравшихся консула. Продолжавшаяся борьба между плебеями и патрициями привела к тому, что плебеи добились утверждения должности народных трибунов, которые должны были защищать их интересы.

Республиканский период истории Древнего Рима характерен почти непрерывными войнами. Территория, которой владел Рим, все увеличивалась, а его могущество росло. К 265 г. до н. э. Римом был завоеван весь Апеннинский полуостров, включая и находящиеся там греческие полисы. Последней в результате победы над полководцем Пирром была завоевана южная Италия.

Политическое устройство Рима все более приобретало черты аристократической республики. Управление государством осуществлялось в первую очередь сенатом, получившим право решать вопросы финансов, внутренней безопасности, внешней политики, военные, религиозные. Различия в правах между патрициями и богатой частью плебса все более стирались, и наконец в результате их слияния образовалась новая аристократия — нобилитет. Ее представители стали руководящей силой сената, заняли высшие государственные должности. Большую власть сохраняли консулы. Местная власть — римские магистратуры — была выборной. Магистратуры обычно избирались на один год. Влияние народных трибунов было довольно значительно, они имели право вето в отношении решений магистратов, народного собрания и даже сенату В случае особого положения назначался диктатор, обычно сроком на 6 месяцев, который обладал высшей военной и гражданской властью.

В течение примерно 120 лет (264–146 гг. до и. э.) велись Пунические войны за господство в Средиземноморском бассейне между Римом и Карфагеном. К тому времени Рим и Карфаген стали наиболее сильными средиземноморскими государствами.

Город Карфаген был основан финикийцами (жители страны, существовавшей на месте береговой полосы современных Туниса, Ливии, Ливана и Сирии) в 825 г. до н. э. На этом месте расположен теперь небольшой древний город под тем же названием, являющийся пригородом современного г. Туниса. Выгодное географическое расположение Карфагена содействовало его превращению в крупный торговый центр Средиземноморья. Из города-государства Карфаген в ходе исторического развития превратился в олигархическое рабовладельческое государство, власть в котором принадлежала торгово-земледельческой аристократии. В Карфагене получило широкое развитие рабовладельческое сельское хозяйство и ремесленное производство. По дошедшим до нашего времени сведениям, большое распространение имели взяточничество и коррупция. На протяжении всего существования Карфагена (а это больше шести с половиной столетий) жестокая эксплуатация рабов и полусвободных рабочих, именовавшихся бодами, вызывала восстания — более всего на покоренных Карфагеном территориях. В результате в первой половине III в. до н. э. к власти пришла группировка сторонников рабовладельческой демократии. В это время, т. е. к началу Пунических войн, под властью Карфагена оказалась Северная Африка, Южная Испания, остров Сардиния и почти весь остров Сицилия (за исключением Сиракуз).

Первая Пуническая война между Римом и Карфагеном длилась около 23 лет (264–241 гг. до н. э.), главным объектом борьбы был о. Сицилия. Война закончилась победой Рима, приобретшего первые заморские территории: Сицилию, Корсику, Сардинию. Карфаген должен был также выплатить Риму контрибуцию.

До начала второй Пунической войны, которая происходила в период 218–201 гг. до н. э., Карфаген не только восстановил свое могущество, но захватил новые территории в Испании. Война началась успешно для Карфагена. Яркой ее страницей явилось сражение при Каннах (селение в Юго-Восточной Италии). Карфагенская армия во главе с одним из наиболее крупных полководцев древности, Ганнибалом, разгромила и почти полностью уничтожила римскую армию, превосходившую по численности войско Карфагена примерно в полтора раза. Римляне предполагали вести военные действия на территории Африки и Испании, но войско Карфагена под водительством Ганнибала совершило беспримерный по тому времени переход из Испании, где оно находилось, через Альпы в Италию. В сражении при Каннах 2 августа 216 г. до и. э. войско Карфагена, предприняв атаку с двух флангов, окружило значительно более многочисленное войско римлян и, как уже сказано, почти полностью его уничтожило. Ф. Энгельс сказал по поводу сражения при Каинах: «Никогда еще не происходило такого полного уничтожения целой армии»^[16]. Однако в дальнейшем успех сопутствовал римлянам. Войско Карфагена, сражавшееся на территории Италии и имевшее меньшую численность, начало нести поражения. Наконец, в 202 г. до н. э. войско Ганнибала было разбито римлянами под водительством полководца Сципиона Старшего уже в Африке при Заме (Зама — город в Северной Африке примерно в 120 км от Карфагена). Успеху римлян в немалой мерь содействовал переход на их сторону восточно-нумидийского царя Масиниссы. В итоге Карфаген потерял все свои владения в Испании.

Третья Пуническая война (149–146 гг. до н. э.) представляла собой предпринятую римлянами осаду Карфагена, длившуюся около трех лет. Несмотря на героическую защиту осажденных, весной 146 г. до н. э. Карфаген был взят и полностью разрушен, а жители проданы в рабство. Так окончились Пунические войны, а вместе с ними и существование Карфагенского государства.

В течение второй Пунической войны и в промежутке между второй и третьей Пуническими войнами Рим вел войны с Македонией, называемые Македонскими. Первая Македонская война (215–205 гг. до н. э.) не привела к сколько-нибудь существенным территориальным изменениям. Македония намеревалась расширить свои владения в Малой Азии, но вследствие ряда причин, и в частности нерешительности царя Македонии Филиппа V, несмотря на то что главные силы римлян были заняты борьбой против войск Ганнибала, успеха пе имела.

Во время второй Македонской войны (200–197 гг. до н. э.), происходившей после поражения Ганнибала, Рим сумел добиться решающего успеха. В 197 г. до н. э. македонские войска были разгромлены. Решающее сражение произошло при Киноскефалах — так именуется гряда холмов в Греции к северо-западу от Фив, — римляне одержали победу при численном равенстве войск сторон. Победа римлян привела к фактическому распространению власти Рима на Грецию. Все владения Македонии отошли от нее; Филипп V, царь Македонии, обязался резко сократить численность своей армии.

Третья Македонская война (171–168 гг. до н. э.) явилась, по существу, попыткой сына Филиппа V (умершего к тому времени) Персея, восстановить былое могущество Македонии. Несмотря на то что ему удалось укрепить экономику страны и создать, вопреки обязательствам перед Римом, войско численностью около 40 тыс. человек, успеха он не имел. Высадившееся в Греции римское войско в составе около 30 тыс. человек под командованием консула Луция Эмилия Навела нанесло в 168 г. до н. э. поражение македонским войскам. Персей оказался в плену. Рим разделил Македонию на четыре лишенных политических прав округа, а в 148 г. до н. э. превратил их в свою провинцию.

Следствием военных успехов Рима, захвата новых территорий явилось резкое увеличение рабского труда. Рим быстро формировался как рабовладельческое государство. Сложились два основных антагонистических класса: рабовладельцы и рабы. Жестокая эксплуатация рабов, их бесправное положение приводили к восстаниям. Крупнейшими из них были: два сицилийских восстания рабов (в 138–132 и в 104—99 гг. до н. э.); движение сельского плебса, возглавляемое братьями Гракхами и доходившие е даже до вооруженных схваток на улицах Рима (130–120 гг. до н. э.); самое же мощное восстание рабов в Древнем Риме (74–71 гг. до н. э.) под предводительством Спартака. Все это свидетельствовало о резком обострении противоречий в римском обществе.

В этот же период времени Римом велись многочисленные войны. В 111–105 гг. до н. э. происходила война против североафриканского государства Нумидии, войска которого возглавлялись нумидийским царем Югуртой. Римская армия, во главе которой уже в ходе войны был поставлен Гай Марий, одержала победу. Югурта бежал в Мавританию, но был выдан Риму своим родственником — мавританским царем Бокхом. В 104 г. до н. э. Югурта был казнен. Марий стремился усилить римскую армию. По его инициативе было улучшено ее вооружение, в число воинов стали приниматься представители беднейших слоев населения — пролетариата (свойственное полисам народное ополчение заменялось профессиональной армией). Римское войско во главе с Марием отразило нашествие на Рим германских племен тевтонов (102 г. до н. э.) и кимвров (101 г. до н. э.).

В 89 г. до н. э. начались войны Рима с малоазиатским государством Понт (царем которого в то время был Митридат VI), именуемые Митридатовыми войнами. Вокруг вопроса о назначении полководца римскими войсками возник конфликт: в то время как сенат остановил свой выбор на Сулле, народное собрание выдвинуло на этот пост Мария. События развивались следующим образом. Сулла, стоявший фактически во главе готовившейся к походу армии, вместо того чтобы двинуть ее на Митридата, на восток, направил армию на Рим и взял его. Марий бежал из Рима. В последующих войнах Сулла достиг успеха: в 84 г. до н. э. его войско достигло победы над Митридатом. Однако за это время власть в Риме перешла в руки Мария. После возвращения армии Суллы в Италию началась форменная гражданская война между сулланцами и марианцами. В 82 г. до н. э. войска Суллы вторично взяли Рим, последовала жестокая расправа со сторонниками Мария. Сам Марий бежал в Африку. Диктатура Суллы (82–79 гг. до н. э.) сопровождалась невиданным до того времени в Риме террором. Изменения, внесенные Суллой в управление (народные трибуны были лишены большей части своих прав, сенаторы стали полностью распоряжаться судом и др.), были осуществлены в интересах сенатской олигархии. Установление диктатуры Суллы явилось выражением глубокого кризиса республиканского строя Древнего Рима. В 79 г. до н. э. Сулла сложил с себя все полномочия.

Все большее значение в жизни Древнего Рима приобретала армия и ее руководители. В 60-х годах до н. э. на первый план выдвинулся крупный римский полководец Гней Помпей. Этому в большой мере способствовали его военные успехи: окончательная победа над войском Митридата VI, походы в Сирию и Закавказье. В 60-х годах до н. э. образовался союз трех крупных военных и государственных деятелей: Красса, Помпея и Цезаря, — известный в истории под названием первого триумвирата и фактически обладавший верховной властью.

Входивший в состав триумвирата Гай Юлий Цезарь (102—44 гг. до н. э.) был самым крупным полководцем Древнего Рима, высокообразованным человеком, талантливым писателем и оратором, выдающимся государственным деятелем. С его именем тесно связаны важные страницы древнеримской истории. За период 58–51 гг. до н. э. войска Рима, возглавляемые Цезарем, завоевали всю трансальпийскую Галлию — огромную территорию, на которой в настоящее время размещаются большая часть Франции, Бельгия, Люксембург, часть Швейцарии и Голландии. Галлия была заселена кельтами, которых римляне называли галлами. Захват трансальпийской Галлии принес Риму огромные богатства, было взято очень большое, измеряемое сотнями тысяч, число пленных. В 55–54 гг. до н. э. Цезарь дважды высаживал десанты на берегах Британии. Все это принесло славу Цезарю, содействовало его популярности.

После гибели одного из триумвиров — Красса (в 53 г. до н. э. в битве с парфянами при Каррах) — триумвират распался и началась открытая борьба за власть между Цезарем и Помпеем. Получив от сената права единоличного консула, Помпей провел законы, направленные против Цезаря. В 49 г. до н. э. сенат освободил Цезаря от командования войсками Рима в Галлии. У Цезаря оказалось две возможности: или вернуться в Рим как частному лицу, или, оставаясь во главе войск, двинуться на Рим, начав этим гражданскую войну. Он выбрал второе. 10 января 49 г. до н. э. Цезарь со своим войском перешел р. Рубикон, бывшую тогда границей между Италией и южной частью Галлии. Началась гражданская война, в ходе которой Цезарь одержал победу над Помпеем (Помпей бежал в Египет, где был убит по приказу египетского царя Птолемея XIII — Диониса) и в 45 г. до н. э. стал неограниченным властелином Рима, пожизненным диктатором, носившим титулы «император» и «отец отечества». Хотя Цезарь и сохранил традиционные республиканские атрибуты правления, но это имело в основном формальный характер. Явное стремление Цезаря к диктатуре и монархии никак не устраивало сторонников республиканского образа правления, против него был организован заговор, и 15 марта 44 г. до н. э. Цезарь был убит.

О жизни и деятельности Цезаря написано много^[17]. Авторы книг о Цезаре говорят в один голос, что он был великим полководцем (такое единогласие отсутствует, когда речь идет о Цезаре — государственном деятеле). В известных «Сравнительных жизнеописаниях»^[18] Плутарха Цезарь представлен прежде всего как великий полководец, который не только «выказал себя не уступающим никому из величайших, удивительных полководцев и военных деятелей», но многих из них «даже превзошел»^[19]. Неудивительно поэтому, что Цезарь постоянно сопоставляется Плутархом с Александром Македонским. Плутарх, как и многие другие авторы, отмечает необычайную стремительность походов Цезаря, его смелость, склонность к риску и в то же время большую предусмотрительность, жажду славы, огромную преданность ему воинов. Крупный римский историк II в. н. э. Аппиан в сочинении «Гражданские войны» писал о Цезаре: «Счастливейший человек во всех отношениях, гениальный, широкого размаха, справедливо сопоставляемый с Александром»^[20]. И далее: «Оба были весьма честолюбивы, воинственны, быстры в проведении своих решений, отважны в опасностях, не щадили своего здоровья и не столько полагались на стратегию, сколько на решимость и счастье»^[21]. Современник Цезаря, римский историк Саллюстий, писал, обращаясь к Цезарю: «Я… обнаружил в тебе наряду с другими качествами одно чрезвычайно удивительное: ты сохраняешь величие духа при несчастных обстоятельствах еще в большей степени, чем при удаче»^[22]. Саллюстий также отмечает великодушие Цезаря к побежденным. Современник Плутарха, известный римский историк Светоний (приблизительно 70—140 гг. н. э.), говорит об исключительной выносливости Цезаря; в походе он обычно шел пешком (иногда верхом на коне) впереди войска, часто, несмотря на дождь или солнце, с непокрытой головой. Многие историки не без удивления отмечают, что не известен ни один случай неповиновения войск Цезарю; они объясняют это его умением говорить с воинами, зажечь искусно построенной и вовремя произнесенной речью. В то же время он требовал беспрекословного повиновения.

После смерти Цезаря гражданские войны не прекращались. Сначала гражданская война велась между руководителями заговора против Цезаря — сторонниками республики Брутом и Кассием, с одной стороны, и возникшим в 43 г. до н. э. вторым триумвиратом цезарианцев Антония, Октавиана^[23] и Лепида — с другой. В битве при Филиппах (Македония, там была сосредоточена армия Брута и Кассия) в 42 г. до н. э. войско Брута и Кассия было разбито, а они сами покончили жизнь самоубийством. Но и на этом гражданские войны не завершились. Произошло обострение отношений между Октавианом и Антонием (Лепид в 36 г. до н. э. был лишен триумвирских полномочий), между ними возникла война. После победы Октавиана в 31 г. до н. э. Антоний уехал в Египет, где стал мужем египетской царицы Клеопатры. Войска Октавиана вступили в Египет, Антоний и Клеопатра покончили жизнь самоубийством, Октавиан стал единоличным правителем Рима, сенат присвоил ему титул Августа.

30 год до н. э. обычно считают началом третьего — и последнего — периода истории Древнего Рима, — периода Римской империи. Хотя, как и при Цезаре, республиканские учреждения сохранялись, власть была сосредоточена в руках одного человека — принцепса сената, которым являлся Октавиан, носивший имя император Августа^[24]. Римская империя обладала наибольшей за все время существования Древнего Рима территорией во II в. н. э. В ее состав входили земли Европы, занимаемые в настоящее время Испанией, Португалией, Францией, Англией (территория Шотландии не входила в состав империи), Италией, Бельгией, Швейцарией, Австрией, Грецией и частично некоторыми другими странами, вся полоса земель Южного Средиземноморья, включая территории современного Египта, земли современной Турции, а также Месопотамия и Армения. Это было огромное государство.

Римская империя за время своего существования (около 500 лет) переживала почти непрерывные коллизии. В период от начала III в. до н. э. вплоть до последней четверти I в. до н. э. они являлись следствием противоречий между императорами и верхушкой сената и приобрели особо острый характер при известном своей жестокостью Нероне (37–68 гг. н. э.). Конфликты возникали также между претендентами на престол. Но все же время царствования династии Антонинов (96—192 гг. н. э.) историки считают временем расцвета Римской империи. Армия, достигшая численности около 500 тыс. человек и размещавшаяся главным образом на границах государства, служила его главной опорой.

В I в. н. э. в восточных провинциях Рима, и прежде всего в Палестине, возникло христианство, распространившееся главным образом среди бедной части населения. Христианство возникло в результате идеологического кризиса, охватившего Римскую империю в конце I в. до н. э. Повсеместное ухудшение экономических условий существования основной массы населения, упадок моральных и этических норм привели, в частности, и к тому, что как традиционное многобожие, так и насаждавшийся сверху культ императоров уже не могли удовлетворить духовные запросы общества. В это время начинают играть определенную роль восточные культы, проникавшие в Рим из Египта, Персии и Иудеи, но еще сильнее было стремление угнетенных обрести новую религию, которая соответствовала бы изменившимся представлениям о добре и зле.

В основу новой религии была положена легенда об Иисусе, сыне простого плотника из Назарета. Согласно евангельскому рассказу, он объявил себя сыном божьим, творил чудеса, проповедовал любовь к ближнему, отказ от богатства и преимущества загробной жизни по сравнению с земным существованием. В проповедях Иисуса власти усмотрели опасность для существующего порядка, в результате он был схвачен и подвергнут мучительной казни — распят на кресте. Тем не менее на третий день он воскрес и вознесся на небо. Такова легенда.

Христианство возникло как религия угнетенных, и основную массу первых христиан составляли беднейшие слои населения — вольноотпущенники и рабы. Поэтому вначале новая религия встретила жестокий отпор со стороны властей, которые видели для себя опасность в распространении новых идей, в частности требований равноправия и высоких моральных норм. Но впоследствии господствующие классы начинают приспосабливаться к новой религии и использовать ее в своих целях. Власти Рима постепенно осознавали, что идеи покорности, непротивления злу, представление о незначительности земного бытия по сравнению с вечной загробной жизнью, содержащиеся в христианской религии, представляют превосходный инструмент для того, чтобы держать в узде народные массы. Итак, начиная со II в. н. э. отношение к христианству со стороны высших слоев общества меняется. Изменяется и социальный состав общин, куда вступает все большее число богатых и знатных людей, церковь все более сближается с государством. Это находит отражение и в административной структуре церкви, которая все более начинает напоминать государственный аппарат власти. Церковь становится мощной организацией, и христианство уверенно идет по пути превращения в государственную религию.

Период 193–284 гг. н. э. часто именуется историками временем кризиса III в. В его основе лежали коренные пороки рабовладельческого способа производства. Производительность труда рабов оставалась низкой, рабы никак не были заинтересованы в ее повышении. По существу, это был кризис рабовладельческого строя. Владение землей все более переходило к провинциальной знати, а основной рабочей силой становились колоны — мелкие арендаторы земли. Начинало преобладать натуральное сельское хозяйство. Эти процессы были следствием кризиса рабовладельческого строя и предвестниками эпохи феодализма.

Частая смена императоров, характерная для III в. н. э., отражала растущие противоречия между крупной земельной знатью, поддерживаемой сенатом, с одной стороны, и высшим сословием городов — декурионами и армией — с другой. Внешние войны, которые вел Рим, далеко не всегда были для него удачными. В результате временно выходили из состава Римской империи Галлия, Испания и Британия. Германцы, сарматы (скотоводческие племена, жившие в Северном Причерноморье и восточнее Волги) и другие племена наносили большой ущерб пограничным провинциям империи.

Период 284–476 гг. н. э. называют доминатом (от лат. dominatus — господство, подразумевается неограниченная монархия). Под угрозой восстаний была образована в годы правления Диоклетиана (284–305 гг. н. э.) и Константина (306–337 гг. н. э.) абсолютная монархия, признавшая христианство официальной, государственной религией. Роль сената стала чисто формальной. В 325 г. н. э. Римская империя была разделена на две части: западную и восточную, — каждой из которых правил свой император. Столицей восточной части империи стал г. Византий (Константинополь).

Все это не могло, конечно, ликвидировать основу всех осложнений — кризис рабовладельческого строя. Продолжались и усиливались конфликты землевладельцев-магнатов, образовывавших собственные вооруженные отряды, с правительством. Не прекращались также нападения варваров, которых поддерживали не только рабы и крестьяне, но иногда и крупные землевладельцы. История зафиксировала даже кратковременный захват в августе 410 г. н. э. готами (германскими племенами) Рима, ворота которого были открыты рабами. От Римской империи постепенно отходили Британия, Испания, африканские владения, Галлия.

Принято считать, что Западная Римская империя прекратила свое существование в 476 г. н. э., когда войсками германского племени скифов под водительством Одоакра был свергнут последний император Западной Римской империи— Ромул Августул. Восточная Римская империя, именуемая Византией, в которой рабство получило значительно меньшее распространение, существовала еще около тысячи лет.

Приведенный краткий, можно сказать конспективный, очерк возникновения, расцвета и заката Древнего Рима поможет (по крайней мере, хотелось бы на это надеяться) лучше представить себе развитие науки и техники в этот период времени.

В Древнем Риме было немало талантливых философов и ученых-естествоиспытателей, о некоторых из них пойдет речь дальше. Но все-таки надо сказать, что новых идей было высказано значительно меньше,чем в Древней Греции. Для этого существовали различные причины, но главная из них — усиливающийся кризис рабовладельческого строя, ставший еще более глубоким по сравнению с Древней Грецией. Рабы никак не были заинтересованы, как уже говорилось, в повышении своей производительности труда, а для рабовладельцев в целях расширения производства было проще и дешевле увеличить число рабов, содержание которых стоило очень мало, нежели вводить более совершенную, но и более дорогую технику. Это не могло не сказаться, говоря современным языком, на техническом прогрессе, а вместе с тем и на развитии науки. Может быть, в известной мере это объясняется тем, что древние римские ученые были не столь оторваны от жизни и не так склонны к абстрактным рассуждениям, как ученые Древней Греции.

Интересна точка зрения Дж. Бернала по этому вопросу. Он пишет: «Резкий упадок науки, имевший место во времена первых римских императоров, принято приписывать духу практицизма римлян. Гораздо вероятнее, что причины такого упадка были более глубокими — они коренились в общем кризисе классического общества, явившемся результатом концентрации власти в руках небольшой кучки богатых людей (были ли они в Александрии или в Риме — неважно), а также в повсеместно жестоком обращении с рабами и теми людьми, которых можно назвать, используя термин более недавнего происхождения, «бедными белыми». Их обнищание уменьшало спрос на товары, что ухудшало положение купцов и ремесленников. В такой атмосфере не было никакого стимула для развития науки; все еще существовавшая по инерции наука очень скоро утратила свое важное качество — исследование природы и создание новых предметов»^[25].

В области техники в Древнем Риме было сделано значительно больше, чем в философии и естествознании.

Философы Древнего Рима (многие из которых также были философами-естествоиспытателями) четко разделяются по своим основным воззрениям на материалистов и идеалистов. Одной из наиболее ярких фигур был римский поэт и философ-материалист Тит Лукреций Кар, живший в I в. до н. э. Он разделял атомистические взгляды Демокрита и Эпикура. Поэма Лукреция «О природе вещей» («De rerum natura»), являющаяся одновременно художественным и философским сочинением, получившая относительно широкую известность, явилась, по существу, источником, из которого черпались знания об атомистическом учении Демокрита и Эпикура. Эта поэма — лучшее изложение материалистических взглядов Демокрита и Эпикура, из сочинений которых сохранились лишь немногочисленные отрывки. Лукреций полагал, что не существует ничего, кроме материи и пустоты, что свойства существуют лишь постольку, поскольку существуют сами тела, и даже время есть также свойство материи и вне материи, вне тел, его не существует. Лукреций предстает перед читателем поэмы как убежденный атеист, считающий, что ничто не может возникнуть из ничего по воле богов, что религия порабощает и унижает человека.

Приведем отрывки из этой необыкновенной поэмы Лукреция. Он писал, обращаясь к читателю:

…О сущности высшей небес и богов собираюсь

Я рассуждать для тебя и вещей объясняю начала,

Все, из которых творит, умножает, питает природа

И на которые все после гибели вновь разлагает.

Их, объясняя их суть, материей мы называем

И для вещей родовыми телами обычно, а также

Их именами вещей мы зовем и считаем телами

Мы изначальными, ибо началом всего они служат.

И далее:

Всю, самое по себе составляют природу две вещи:

Это, во-первых, тела, во-вторых же, пустое пространство,

Где пребывают они и где двигаться могут различно^[26].

Хотя Лукреций не употреблял слов «атом», «атомы», используя вместо них «изначальные тела», «родовые тела» или «тельца», но вся его поэма проникнута атомизмом.

По Лукрецию, «изначальные тела» не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса. Эти качества приобретаются только сложными телами, образующимися в результате соединения «изначальных тел», существующих вечно. Не всякие сочетания «изначальных тел» возможны. В результате их различных возможных сочетаний образуются различные сложные тела. Лукреций считал, что любые события совершаются без участия богов. Если бы боги управляли событиями, то откуда в нашем мире, спрашивал он, столько горя, страданий, бедствий? И отвечал: «Не для нас и отнюдь не божественной создана волей эта природа вещей…»^[27].

Лукреций, как и Эпикур, в отличие от Платона не признавал существования души отдельно от тела. Он считал, что все живое произошло от неживой природы. Римская церковь, а вслед за ней власть имущие феодальные круги и феодальная церковь делали все возможное, чтобы предать забвению замечательную поэму Лукреция. Только лишь в 1473 г., т. е. примерно через 1500 лет, она была издана^[28].

Из других мыслителей-материалистов Древнего Рима упомянем одного из крупнейших поэтов — Вергилия (70–19 гг. до н. э.) — автора вершины классической римской поэзии — поэмы «Энеида», у которого, правда, эпикурейские материалистические взгляды чередуются с идеалистическими. Назовем также поэта-эпикурейца Горация (65—8 гг. до н. э.), известное стихотворение которого — «Памятник» — вызнало к жизни большое число подражаний.

Выдающийся писатель-сатирик Древнего Рима Лукиан (приблизительно 120–180 гг. н. э.) был последователем Демокрита и Эпикура, подвергал осмеянию веру в бессмертие души, в призраков, пророчества и магию. Он писал о Демокрите: «Таким весьма замечательным человеком, клянусь Зевсом, я считаю знаменитого Демокрита Абдерского: он был настолько убежден в невозможности подобных явлений, что запирался в надгробном памятнике за городскими воротами, где ночью и днем писал сочинения. А когда какие-то юноши захотели попугать его ради шутки и, нарядившись покойниками, в черное платье и личины, изображающие черепа, окружили его и стали плясать, прыгая вокруг него плотной толпой, то он не только не испугался, но даже и не взглянул на них, а сказал, продолжая писать: «Перестаньте дурачиться». Так твердо он убежден был в том, что души, оказавшиеся вне тела, — ничто»^[29].

Ф. Энгельс так писал о Лукиане: «Одним из наших лучших источников о первых христианах является Лукиан из Самосаты, этот Вольтер классической древности, который одинаково скептически относился ко всем видам религиозных суеверий и у которого поэтому не было ни религиозно-языческих, ни политических оснований относиться к христианам иначе, чем к любому другому религиозному объединению. Напротив, он их всех осыпает насмешками за их суеверие, — почитателей Юпитера не меньше, чем почитателей Христа»^[30].

Философские взгляды современника Цезаря и Лукреция, выдающегося адвоката, оратора, писателя и политического деятеля Марка Туллия Цицерона (106—43 гг. до н. э.), представляют собой соединение скептицизма и стоицизма. Скептицизм — философское течение, утверждающее сомнение в существовании надежного критерия истины, в возможности ее постигнуть, в возможности достоверного познания вообще. В XVIII в. скептицизм, доведенный до своей крайней формы — агностицизма, использовался субъективными идеалистами для отрицания существования объективного мира. Для стоицизма — одного из наиболее распространенных философских течений в Древнем Риме — были особенно характерны понимание истории как проявления божественной воли (так называемый провиденциализм) и склонность к фатализму.

Цицерон, пользовавшийся в Древнем Риме большой популярностью, являлся, по сути дела, противником материализма и атеизма. В сочинениях «О природе богов» и «О пределах добра и зла» он враждебно, допуская прямые извращения, отзывается об учении Демокрита и Эпикура. Его сочинения «О государстве» и «О законах» являются восхвалением рабовладельческого государства. Физический труд, по мнению Цицерона, занятие, недостойное для свободного человека.

Среди древнеримских философов заметное место занимает Люций Анней Сенека (приблизительно 6 г. до и. э. — 65 г. н. э.) — один из основателей римского стоицизма, воспитатель будущего императора Нерона. Сенека говорил, что все люди являются братьями. Тело раба, учил он, принадлежит господину, дух же его свободен. Все это не мешало Сенеке быть одним из наиболее богатых людей в Риме. Вот что писал о нем Ф. Энгельс: «Этот стоик, проповедовавший добродетель и воздержание, был первым интриганом при дворе Нерона, причем дело не обходилось без пресмыкательства; он добивался от Нерона подарков деньгами, имениями, садами, дворцами и, проповедуя бедность евангельского Лазаря, сам-то в действительности был богачом из той же притчи»^[31].

Римский император Марк Аврелий (121–180 гг. и. э.) был также философом-стоиком. В написанном им проникнутом пессимизмом сочинении «К самому себе» проповедуется обращение человека к своему внутреннему миру, отречение от всего внешнего, покорность судьбе. Для стоиков является общей попытка сгладить социальные, классовые противоречия. Именно поэтому стоицизм был вполне подходящим учением для защиты рабовладельческого строя.

8 Обращаясь к развитию естественных наук древнеримского периода истории, мы прежде всего должны назвать имя Клавдия Птолемея (приблизительно 90 — 168 гг. н. э). Птолемей был древнегреческим ученым, провел большую часть жизни в Александрии, и если мы пишем о нем под рубрикой «Древний Рим», то потому лишь только, что годы его жизни протекали в период расцвета Римской империи, когда в ее состав входила территория Древней Греции. Птолемей был высокообразованным человеком, одним из крупнейших ученых древнего мира. Он много времени посвятил астрономическим наблюдениям, географии, занятиям математикой. Главный труд Птолемея, носивший в оригинале название «Математическая система», определил дальнейшее развитие астрономии на последующую тысячу с лишним лет. По-видимому, в период упадка александрийской школы греческий оригинал был потерян, сохранился только арабский перевод, который затем, уже в XII в., был переведен на латинский язык. Поэтому книга Птолемея дошла до нас под арабским латинизированным названием «Альмагест».

В «Альмагесте» Птолемей проделал колоссальную работу по созданию первой математической теории, описывающей движение пяти известных тогда планет, а также Луны и Солнца на видимом небосклоне. В этом смысле его книга явилась кульминацией достижений всей античной астрономии. Ему предстояло решить весьма трудную задачу, поскольку движение планет включало в себя две существенные нерегулярности, возникающие — как нам известно сегодня — из-за эллиптической формы орбиты, а также из-за того, что наблюдение проводится с движущейся Земли. Вследствие эллиптичности орбиты скорость движения планеты по небосводу является непостоянной, а в результате второго фактора планета совершает видимые то прямые, то попятные движения, т. е. выписывает петли.

Птолемей основывался на идее Гиппарха, другого величайшего астронома древности, жившего во II в. до и. э., который предложил объяснять сложное петлеобразное движение планет как результат двух круговых движений, в которых участвует каждая планета. Птолемей развил эту идею в теорию. Согласно «Альмагесту», в центре Вселенной помещается неподвижная Земля. Ближайшей к Земле планетой является Луна, а затем следует Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Такой порядок планет объясняется тем, что Птолемей полагал: чем быстрее движется планета, тем ближе к Земле она расположена. Планеты вращаются вокруг Земли по круговым орбитам — деферентам — и в то же самое время совершают движение по малым кругам — эпициклам. Точнее говоря, планеты вращаются по эпициклам, а центр эпицикла совершает движение вокруг Земли по деференту. Изменения скорости движения планет обусловливались, как и прежде у Гиппарха, введением эксцентриситета, т. е. центр деферента не совпадал с Землей; впрочем, конструкция, связанная с этим понятием, также подверглась у Птолемея усложнению.

Такая система мира (когда Земля считается неподвижной, а другие небесные тела, включая Солнце, вращаются вокруг нее) именуемая геоцентрической, была в дальнейшем (более 1300 лет спустя) отвергнута наукой, как неправильная, и имя Птолемея теперь чаще всего вспоминается как имя автора отвергнутой наукой системы мира.

После появления сочинения Коперника «Об обращениях небесных сфер» (1543), а также трудов Кеплера (первая половина XVII в.)^[32] в астрономии начинается новая эпоха и геоцентрическая модель Птолемея вытесняется из научной практики.

Из других сочинений Птолемея наибольшей известностью пользовалось, вероятно, «Руководство по географии», в котором дано много сведений практического характера.

Сохранилось не много сочинений древнеримского периода, посвященных естественнонаучным вопросам. Среди тех, которыми мы располагаем, не считая «Альмагеста» Птолемея, отметим сочинения Герона, Паппа, Диофанта и Витрувия, дающие в известном смысле начало новому этапу развития естественных наук. Большинство древнеримских естественнонаучных сочинений относится к третьему, имперскому периоду развития Древнего Рима. Следует отметить, что на науку Древнего Рима большое влияние оказала древнегреческая культура, а также культура других народов Средиземноморья. Многие сочинения научного, по существу, характера имели форму поэм, диалогов, энциклопедий. Кроме поэмы Лукреция «О природе вещей», о которой уже было сказано, к такого рода произведениям можно причислить «Естественнонаучные вопросы» — сочинение Аннея Сенеки, написанное в литературной форме и содержащее сведения по физике, геологии, метеорологии и географии, поэмы Марка Аврелия Немезиана о рыболовстве и охоте, поэму Манилия, касающуюся астрономии, и некоторые другие.

Математика этого периода известна сочинениями Менслая Александрийского, Паппа Александрийского, Диофанта и некоторыми энциклопедиями, включавшими математику наряду с другими естественными науками. Особенно большое значение имеют труды Диофанта (приблизительно III в. н. э.), который был одним из основателей нового, алгебраического направления в античной математике.

Успешное развитие имела, география; это было связано с завоевательными войнами и увеличением территории Древнего Рима. Были созданы многочисленные карты и географические описания. В «Записках» Юлия Цезаря приводится немало географических данных. Но все же наиболее значительные достижения географии рассматриваемой эпохи представлены сочинениями Страбона (63–64 гг. до н. э. — 23–24 гг. н. э.) и Павсания (II в. н. э.). Семнадцатитомная «География» Страбона содержит подробное описание всех известных тогда материков: Европы, Азии и Африки — и но праву считается энциклопедией географических знаний античного мира. Десятитомный труд Павсания посвящен исключительно Греции и носит название «Описание Эллады». Помимо географических сведений, в этом труде содержится подробный рассказ о культуре Древней Греции в целом, что делает его особенно интересным для современного читателя.

Как некоторые другие отрасли знания, медицина также оформляется в римскую эпоху в самостоятельное единое учение. Главная заслуга в этом принадлежит врачу, анатому и физиологу Клавдию Галену (приблизительно 130–200 гг. н. э.).

До настоящего времени довольно широкой известностью пользуется так называемое римское право — созданная в Древнем Риме система права, продолжавшая расширяться и уточняться вплоть до VI в. н. э. Эта система включает семейное право, согласно которому глава семьи является деспотическим управителем своей жены, детей и рабов. Существо римского права состояло в том, чтобы законодательно закрепить право на частную собственность, на эксплуатацию рабов и бедной части свободного населения, т. е. оно было направлено па охрану частной собственности и привилегий рабовладельцев, имело совершенно определенную классовую сущность.

Несколько большие достижения в Древнем Риме имелись в области техники. Может быть, они наиболее заметны в архитектуре и строительстве. Древнеримскими архитекторами и строителями созданы такие полностью или частично сохранившиеся до наших дней сооружения, как храм богини домашнего очага Весты на р. Тибр (I в. до и. э., Рим), театр Марцелла (I в. до н. э., Рим), Колизей (I в. н. э., Рим), храм Мезон Карре (I в. н. э., г. Ним, Франция), мост через р. Гар (II в. н. э., г. Ним, Франция), Пантеон (II в. н. э., Рим), Триумфальная арка императора Септимия Севера (III в. н. э., Рим), термы (т. е. бани) Каракаллы (III в. н. э., Рим) И др.

Больших успехов достигли римляне в строительстве акведуков (водовод, от лат. aqua — вода и chico — веду), в том числе выполненных в виде мостов над реками. Римляне сооружали акведуки в форме каналов и труб. Широкий размах строительства акведуков, как, впрочем, и других сооружений, стал возможным благодаря производству больших количеств обожженного кирпича и бетона, изготовляемого из вулканического пепла. Общая длина акведуков г. Рима составляла около 440 км.

Много труда (в основном, конечно, рабского) было приложено в Древнем Риме к строительству дорог. Была создана широкая сеть дорог, пересекавших многие районы Западной Европы и состоявшая приблизительно из 370 больших дорог, из которых около 30 вели в г. Рим («все дороги ведут в Рим»). Римские дороги проходили через Альпы. Строились дороги основательно. Толщина, как теперь говорят, дорожной одежды, состоявшей тогда из гравия, булыжного и тесаного камня, уложенных в известковый раствор, составляла примерно 1 м. Использовались указатели расстояний и пересечения путей. Наибольшей известностью пользовалась Аппиева дорога (названная так по имени цензора^[33] Аппия Клавдия), построенная в IV в. до н. э., имевшая протяженность около 350 км и очень большую по тому времени ширину — до 4,3 м. Аппиева дорога соединяла Рим с Капуей и Брундизией и являлась первой римской дорогой, мощенной камнем (к тому же обработанным квадратным камнем). Возобновление строительства мощеных дорог в Европе после падения Древнего Рима произошло лишь в XIII в.

Глава вторая Наука в эпоху феодализма

Феодальный строй

Феодальный общественный строй, пришедший на смену рабовладельческому^[34], существовал много веков — более 1200 лет. В некоторых странах, например в Англии и Франции, эпоха феодализма началась сразу после крушения Западной Римской империи (V в.), а завершилась в период буржуазных революций (в Англии в XVII в., во Франции в XVIII в.). В других странах начало феодальнего строя относится к более позднему времени. В России, например, феодализм существовал с IX в. до крестьянской реформы 1861 г.; в Средней Азии — с VII в. вплоть до 1917 г. В различных странах феодализм имел свои особенности, но в целом через эту фазу общественного развития прошли почти все страны.

В настоящей главе мы коснемся развития науки и техники в средние века, т. е. периода, который в основном соответствует времени феодализма в Западной Европе (конец V — середина XVII в.). Последние столетия феодальной общественной формации, когда развитие производительных сил уже перерастало рамки феодальных общественных отношений, описаны в следующей главе. Эпоха Возрождения является переходным периодом от средневековой культуры к культуре нового времени и, что для нас особенно важно, периодом рождения современной науки.

На первый взгляд может показаться несколько странным, что феодальный строй с его натуральным разрозненным хозяйством, низкой и медленно развивающейся техникой оказался более прогрессивным по сравнению с предшествующим ему общественным строем, при котором было создано самое большое за всю историю человечества государство — Древний Рим, существовавшее много веков.

Но такое сомнение было бы результатом недостаточно глубокого, поспешного подхода. На самом деле феодальный строй был действительно шагом вперед по сравнению с рабовладельческим. Главное его преимущество — значительно большая заинтересованность непосредственного производителя в результатах собственного труда. Именно поэтому феодальный строй явился следующим этапом общественного развития после рабовладельческого строя. Производственные отношения эпохи феодализма более отвечали достигнутому тогда уровню развития производительных сил. Дальнейший рост производительных сил в рамках феодального строя неотвратимо привел к буржуазным революциям, к замене феодализма капитализмом.

При феодальном строе (название «феодальный строй» происходит от лат. feodum — земля, пожалованная сеньором своему вассалу, feodalis — владелец феода) владелец земли, феодал, был полным собственником земли и неполным собственником зависимого или крепостного крестьянина. Для феодального строя характерны следующие черты. Земля принадлежала дворянскому сословию — крупным землевладельцам, а использование ее велось на мелких крестьянских наделах, которые на тех или иных условиях предоставлялись крестьянам феодалами. Крестьяне — непосредственные производители — прикреплялась к земле, закрепощались, их зависимость от феодалов увеличивалась; для того чтобы заставить крестьян работать на феодала, применялось принуждение. Феодальное хозяйство было натуральным и замкнутым. Большинство населения жило в деревне, занималось главным образом сельскохозяйственным трудом, а также домашним ремесленным производством, в первую очередь по переработке сельскохозяйственных продуктов. Техника сельскохозяйственного и ремесленного производства была низкой.

При феодальном строе существовали два основных класса: господствующий класс феодалов и класс эксплуатируемого им крестьянства. Феодалы, в зависимости от размеров своего богатства (количества принадлежащей им земли), занимали совершенно определенную позицию на ступенях существовавшей тогда иерархической лестницы. На верхней ступени этой лестницы стоял главный феодал — монарх. Вслед за монархом, на более низких ступенях, стояли наиболее крупные феодалы, ниже — более мелкие. Более высоко стоящий феодал являлся покровителем (сеньором) по отношению к более низко стоящему феодалу — вассалу. Вассалы помогали своим сеньорам в случае войны (а войны случались часто). Образовался привилегированный социальный слой — рыцарство, на основе которого в дальнейшем возникло сословие дворянства.

Вся феодальная иерархическая лестница держалась, разумеется, на эксплуатации крестьян. Эксплуатация крестьян первоначально имела чаще всего форму отработки на феодала (барщины): за пользование землей крепостной крестьянин был обязан часть времени бесплатно работать на хозяина, на его земле, пользуясь при этом своими орудиями производства. В этом случае крестьянин был заинтересован работать с наибольшей отдачей (высокопроизводительно) только тогда, когда он трудился на себя, на своей земле, когда же он работал на господина, у него не было никакой заинтересованности. Даже введение жестоких средств принуждения не достигало цели.

Позднее применялась другая, «более совершенная» форма эксплуатации — натуральный оброк. Крестьянин работал только в своем хозяйстве, а феодалу отдавал часть полученного продукта в натуральном виде. В последний период феодализма, когда широкое развитие получили торговля и денежное обращение, натуральный оброк полностью или частично заменялся денежным.

Основным назначением государства в эпоху феодализма, как и во все другие исторические периоды, характерные существованием антагонистических классов, была защита интересов класса эксплуататоров, в данном случае Феодалов-землевладельцев, укрепление его власти над классом эксплуатируемых — крестьян. Хотя главная функция феодального государства оставалась неизменной, форма правления претерпевала изменения. От больших, раннефеодальных монархий через малые, раздробленные государства (княжества) — к централизованным государствам — абсолютным монархиям.

Характеристика феодального строя будет неполной, если обойти молчанием роль церкви. За всю историю человечества не было времени, когда значение церкви было бы столь велико. Церковь была тогда крупнейшим землевладельцем, многочисленным монастырям принадлежали обширные земли. Духовенство составляло вместе с дворянством господствующий класс. Религии принадлежало привилегированное положение в сфере духовной жизни, в идеологии. Теологическому мировоззрению были подчинены мораль, философия, искусство. Именно церковью было образовано позорное (трудно сказать иначе) учреждение — инквизиция (от лат. inquisitio — розыск), назначением которой было искоренение ереси; осужденные публично сжигались на костре.

В эпоху феодализма происходили крупнейшие народные, в основном крестьянские, восстания и войны. Бесправное, угнетаемое крестьянство неоднократно поднималось против своих поработителей. Наиболее крупными восстаниями крестьян были: Жакерия (от франц. Jacques Bonhome — Жак Простак — прозвище, которое было дано дворянами крестьянину) — крестьянское, антифеодальное восстание во Франции, XIV в.; восстание крестьян под руководством Уота Тайлера в Англии, XIV в.; крестьянская война в Германии, XVI в.; крестьянские восстания в России, возглавляемые И. Болотниковым и С. Разиным, XVII в.; Е. Пугачевым, XVIII в.

В феодальных городах большую часть населения составляли рабочие и мастера ремесленного производства, а также жители, занимающиеся торговлей. Здесь также часты были восстания эксплуатируемой, бедной части населения против городских богачей. С течением времени города росли, все более развивалось ремесленное производство, произошло выделение торговли в самостоятельную отрасль, увеличивались богатство и власть купцов.

Несмотря на медленное повышение технического уровня производства и столь же медленное увеличение его масштабов, за долгие годы феодального строя производительные силы получили гораздо большее развитие, чем в рабовладельческом обществе. В земледелии получила распространение передовая для того времени трехпольная система^[35]; стали в больших масштабах выращиваться (кроме зерновых культур) виноград, хлопок, овощи, фрукты; применялись такие орудия сельскохозяйственного производства, как сделанный из железа плуг и другие железные изделия, большее развитие приобрело животноводство.

Намного увеличилось производство металлов (особенно железа) и изделий из металла, появились доменные печи, в качестве двигателя широкое распространение получило водяное колесо, был изобретен ткацкий станок и многое другое. Все большее развитие получило ремесленное производство, появилась мануфактура (предприятие, на котором применялось разделение труда и ремесленные средства производства), расширялась торговля и ростовщичество.

Одним словом, создавалась возможность и необходимость смены феодализма капитализмом.

Необходимой предпосылкой возникновения капитализма является, как известно, первоначальное накопление капитала — исторический процесс, имеющий две стороны: 1) образование большого числа людей, лишенных собственных средств производства, для которых единственный способ существования — работа по найму (продажа своего труда); 2) накопление малым числом люден (в первую очередь купцами и ростовщиками) больших богатств, достаточных для создания капиталистических предприятий. Первоначальное накопление капитала происходило в Западной Европе главным образом в XVI–XVIII вв.

По этому поводу К. Маркс писал: «Процесс, создающий капиталистическое отношение, не может быть ничем иным, как процессом отделения рабочего от собственности на условия его труда, — процессом, который превращает, с одной стороны, общественные средства производства и жизненные средства в капитал, с другой стороны, — непосредственных производителей в наемных рабочих. Следовательно, так называемое первоначальное накопление есть не что иное, как исторический процесс отделения производителя от средств производства»^[36].

И далее: «Открытие золотых и серебряных приисков в Америке, искоренение, порабощение и погребение заживо туземного населения в рудниках, первые шаги по завоеванию и разграблению Ост-Индии, превращение Африки в заповедное поле охоты на чернокожих — такова была утренняя заря капиталистической эры производства. Эти идиллические процессы суть главные моменты первоначального накопления»^[37].

Мы привели, вернее, напомнили основные черты феодального строя, чтобы лучше проследить развитие науки и техники в этот период.

Страны Европы

Содержание настоящего раздела — развитие науки и техники в европейских странах в средние века — касается очень большого периода времени, с заката классической греко-римской культуры (V в.) вплоть до эпохи Возрождения. Этот длительный отрезок времени включает упадок — на первой стадии — классической культуры, затем ее восстановление в условиях феодальной экономики и, наконец, переход к новой эпохе — времени, когда было положено начало современной науке. Необходимо отметить, что при феодальном строе значительные успехи были достигнуты в создании и использовании более совершенной техники; делалось это в гораздо более широких масштабах, чем во времена Римской империи.

На науку средних веков большой отпечаток наложила церковь. Ф. Энгельс писал: «Догматы церкви стали одновременно и политическими аксиомами, а библейские тексты получили во всяком суде силу закона… Это верховное господство богословия во всех областях умственной деятельности было в то же время необходимым следствием того положения, которое занимала церковь в качестве наиболее общего синтеза и наиболее общей санкции существующего феодального строя»^[38].

Все то, что не укладывалось в религиозные догмы, встречало сопротивление церкви. Но каким образом может быть достигнуто согласие между наукой, делающей свои выводы исходя из результатов опыта и обобщения этих результатов, и схоластическим богословием, для которого истина уже готова — это существование бога и его созидающей и руководящей воли — и все старания сводятся только к подтверждению этой истины? Нельзя не согласиться со следующими словами Дж. Бернала, сказанными им о философии позднего классицизма, но целиком относящимися и к рассматриваемому нами историческому периоду: «Попытка согласовать философию со Священным писанием является бессмысленной и роковым образом сказывается на непредубежденном понимании природы. Вера и разум не могут быть примирены без того, чтобы не истолковать аллегорически одно и не исказить другое, в любом случае обескураживая честного мыслителя»^[39].

Епископ Аврелий Августин (354–430), принадлежавший к так называемым отцам церкви, т. е. церковным деятелям, создавшим ее догматику и организационную структуру, был сторонником неоплатонизма. Он считал, что руководящая роль, мировое владычество должно принадлежать католической церкви, что под сенью церкви должна быть создана «вечная мировая божья держава». В то же время Августин, названный богословами Блаженным, отстаивал частную собственность и социальной неравенство.

Все большее влияние в странах Западной Европы приобретал римский епископ, получивший в V в. наименование папы^[40] (от греч. pappas — отец). С этого времени Рим становится центром католической церкви, а папа, избираемый пожизненно из числа кардиналов, — его главой. Вместе с тем росло и влияние католической церкви. Как следствие этого в XI в. оформилась религиозная философия феодализма — схоластика, задача которой заключалась в оправдании и утверждении средневекового социального неравенства, защите церковных догматов, разжигании религиозного фанатизма и нетерпимости к любому инакомыслию.

Одним из наиболее крупных теологов и философов схоластиков является епископ Ансельм Кентерберийский (1033–1109), стремившийся к укреплению независимости церкви. Ансельм видел в вере основу любого научного знания. Существование бога Ансельм пытался доказать следующим догматическим рассуждением: самое высокое благо — это благо, существующее и в понятии (в представлении) и в реальности; для человека бог самое высшее благо; значит, бог существует.

Из числа философов эпохи феодализма нельзя обойти молчанием преподавателя монастырской школы в Париже, философа и писателя Пьера Абеляра (1079–1142). В основу своих трактатов Абеляр положил тезис: «Понимать, чтобы верить». Иными словами, он считал, что все, во что он верит, должно предварительно быть понято. Такое утверждение граничило тогда с ересью. Один из проповедников второго крестового похода — Бернар Клервосский называл Абеляра даже «антихристом» и «сатаной».

На грани XII–XIII вв. на латинский язык были переведены сочинения Аристотеля, которым вплоть до эпохи Возрождения было суждено играть важную роль. В дальнейшем, начиная с Фомы Аквинского, ортодоксальная) католическая доктрина исказила многие представления Аристотеля, стремясь приспособить его учение к христианской догме. «Поповщина убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое», — писал В. И. Ленин^[41].

Возведенный в ранг святых католической церкви член монашеского нищенствующего ордена доминиканцев, в ведение которого папство передало в 1232 г. инквизицию, Фома Аквинский (1225–1274), создал наиболее распространенную в то время схоластическую систему, своего рода энциклопедию господствующей средневековой идеологии. В своих сочинениях он касался не только теологических, богословских проблем, но также вопросов права, морали, государства, экономики, естественных наук.

Философия настолько же ниже теологии, насколько человеческий разум ниже божественного, писал Фома Аквинский, и поэтому философия не должна противоречить теологии. Он считал, что истина в ее абсолютном значении раз и навсегда определена Священным писанием. В своих сочинениях Фома Аквинский писал, что если светские власти справедливо карают преступников смертной казнью, то тем более необходимо подвергать казни еретиков. Установленный на земле порядок, в частности социальные сословия, неравенство и эксплуатацию, он считал определенным богом навечно. Действия, направленные на нарушение этого порядка, рассматривались им как великий грех. Фома Аквинский смотрел на монарха как на помазанника божия, высшего главу государства. Однако он утверждал, что духовная власть, власть церкви, выше светских монархов, а папа римский, «наместник Христа» на земле, — господин над всеми светскими государями.

Материя, учил Фома Аквинский, представляет собой всего лишь пассивную возможность бытия, в то время как присущая ей форма делает ее реально существующей. Эта идеалистическая, по сути дела, точка зрения близка, как уже известно читателю, к позиции Аристотеля. В целом в понимании основных вопросов естественных наук Фома Аквинский следовал за Аристотелем. Он считал правильной геоцентрическую систему Птолемея. Человек, созданный богом по своему образу и подобию, утверждал Фома Аквинский, находится в центре мира на неподвижной Земле, вокруг которой обращаются Солнце и другие небесные тела.

В историю науки как передовой мыслитель вошел францисканский монах, философ и естествоиспытатель, англичанин Роджер Бэкон (около 1214–1292 гг.).

Он выступил с резкой критикой феодальной схоластики и церкви. Р. Бэкон говорил, что в церковь проникли неискренность и обман, духовенство живет в роскоши и теряет уважение к себе прихожан. Он разработал проект утопического государства — сословной республики, высшую власть в которой должно осуществлять народное собрание.

Более всего Р. Бэкон занимался естественными науками. Он считал, что важен не разум, а опыт, как единственно верное средство в поисках истины. Областями науки, в которых работал Р. Бэкон, были математика, астрономия, физика и химия. Приверженность Р. Бэкона к опыту, к вопросам практического значения видна из его речи в честь уважаемого им ученого Петра Пилигрима; произнесенные Р. Бэконом слова можно с полным основанием отнести и к нему самому: «Он знает естественную науку через эксперимент, и лекарства, и алхимию, и все вещи на небесах и под ними, и он был бы пристыжен, если бы какой-нибудь профан в этом деле, или старуха, или крестьянин, или солдат знали бы о почве то, чего он не знал бы. Он сведущ в литье металлов и в обработке золота, серебра и других металлов и всех минералов; он все знает о службе в армии, оружии и охоте; он изучил сельское хозяйство, межевание и возделывание земли; кроме того, он знает волшебства и гадание старух, и чары их и всех волшебников, и трюки, и иллюзии фокусников. Но, так как почести и награды отвлекали бы его от величия его экспериментальной работы, он презирает их»^[42]. Жизнь Р. Бэкона была не из легких. Он подвергался гонению со стороны церкви, около 14 лет находился в тюрьме.

Большое значение имело возникновение первых университетов. В 1160 г. был образован Парижский университет, примерно в то же время — Болонский, в 1167 г. — Оксфордский, в котором был преподавателем и Р. Бэкон, в 1209 г, — Кембриджский, в 1222 г, — Падуанский,

в 1224 г, — Неапольский, в 1347 г. — Пражский, в 1364 г. — Краковский. Хотя эти университеты сначала занимались главным образом подготовкой духовенства, но все же обучение в них носило более, чем когда-либо раньше, систематический характер. Изучались медицина, математика, геометрия, астрономия, физика, грамматика, философия и некоторые другие предметы. Обучение велось посредством чтения лекций и проведения диспутов.

В XI в. западные страны пришли в соприкосновение с богатствами арабской цивилизации, в XII в. активно изучалось античное наследство, в XIII в. мы. видим начало эксперимента и введение аристотелизма в университетах, равно как и дальнейшее совершенствование статики Архимеда. Наконец, в XIV в. происходит процесс критического пересмотра прежней философской и естественнонаучной традиции. Научная мысль XIII–XIV вв. концентрируется вокруг двух университетских центров — Парижа и Оксфорда, ученым которых и принадлежит наиболее выдающаяся роль в развитии естествознания средневековья.

В статике наиболее существенный прогресс был достигнут учеными парижской школы во главе с Иорданом Неморарием (вторая половина XIII в.) — они развили античное учение о равновесии простых механических устройств, решив задачу, с которой античная механика справиться не могла, а именно задачу о равновесии тела на наклонной плоскости. Иордан Неморарий был создателем, по существу, повой науки — науки о весе, в основу которой было положено понятие о «тяжести соответственно положению». Он проводил различие между весом и тяжестью, считая, что, в то время как вес остается всегда постоянной величиной, тяжесть может изменяться в зависимости от положения тела (например, помещенного на плече рычага). С помощью такого понятия Иордан смог подойти к задачам статики с более общих позиций, чем это делал, например, Архимед, и дать формулировку не только правила рычага, но и правила виртуальных перемещений («то, что поднимает вес на высоту h, может поднять n-кратный груз на n-ю часть высоты»), а также, как уже говорилось, правила равновесия на наклонной плоскости, которое в его формулировке гласило: «Если два груза опускаются по путям с различными наклонностями, которые пропорциональны весам грузов, взятым в обратном порядке, то эти грузы имеют одинаковые тяжести по положению».

В XIV столетии в полемике с античными авторами рождались идеи, подготовившие возникновение новой физики, используются математические методы, позднее сделавшие возможным появление точного естествознания, а также возникают зачатки науки о движении. Наибольшая заслуга в этом принадлежит ученым Оксфордского университета. К середине XIV в. в Мертоиском колледже Оксфордского университета оформилось направление, которое приспособило философию номинализма к изучению явлений природы. Наиболее замечательная фигура из оксфордцев — это Томас Брадвардин (1290–1349). Он родился в Чичестере, поступил в Мертонский колледж, а в 1328 г. написал трактат «О пропорциях», который можно оценить как попытку написать математические начала натуральной философии своего времени.

По Брадвардину, именно математика в каждом случае открывает подлинную истину, так как она знает каждый секрет и хранит ключ к любому тончайшему смыслу: «Тот, кто имеет бесстыдство изучать физику и в то же время отрицать математику, должен был бы знать с самого начала, что никогда не войдет во врата мудрости». Если учесть, что Брадвардин не пользовался никакими математическими символами, а строил свои выводы на основе одних лишь рассуждений, которые сегодня могли бы назвать словесной алгеброй, то приходится лишь удивляться его способности оперировать столь сложными математическими понятиями.

Другим важным достижением Брадвардина было введение понятия мгновенной скорости и попытка введения общей меры для кругового и прямолинейного движения.

Исследования Брадвардина вдохновили целое поколение оксфордских ученых, получивших имя «калькуляторов». В первую очередь это его непосредственные ученики — Ричард Киллингтон, Ричард Суиссет (Суайнсхед), Уильям Хейтесбери и Джон Дамблтон. Областью, в которой труды калькуляторов получили свое развитие, были так называемые физические софизмы — так именовались проблемы, связанные с традиционными понятиями аристотелевской физики, например проблемы изменения скорости, а также начала и конца движения. Дальнейшее развитие идеи ученых Мертонского колледжа получили в работах одного из виднейших представителей парижской школы Никола. Орема (1325–1382), который излагал их в более наглядной и потому доступной форме.

В период феодализма, вплоть до эпохи Возрождения, в странах Западной Европы жило и работало немало крупных ученых-естествоиспытателей. Кроме упоминавшихся уже Р. Бэкона, а также ученых университетов Парило и Оксфорда, можно назвать таких математиков и астрономов, как итальянец Леонардо Пизанский Фибоначчи (XIII в.), занимавшийся алгеброй, француз Леви бен Герсон (XIII–XIV вв.), изобретший простейший секстант,англичанин Джеффри Чосер (XIV в.), работавший над совершенствованием астрономических приборов, а также занимавшийся оптикой англичанин Роберт Гроссетест (XIII в.), энциклопедисты своего времени Бартоломео Англичанин (XIII в.) и Винцент де Бове (XIII в.). Тем не менее рассматриваемый период времени нельзя отнести к числу ярких страниц развития науки.

Успешнее обстояло дело с прогрессом техники. Приведем некоторые примеры. До середины XIV в. железо (химически чистое железо в технике не применяется; под словом «железо» обычно понимается его сплав с относительно малым количеством углерода) получали путем нагревания смешанной с топливом руды в низкой печи или горне. Для лучшей тяги воздух подкачивался с помощью мехов. В печи происходило прямое восстановление железа. Получаемое железо, содержавшее различные примеси и шлаковые включения, проковывалось, после чего шло в дело. Таким путем получали мягкое (малоуглеродистое) железо довольно высокого качества. Но описанный процесс имел большие недостатки: извлечение железа из руды было низким (обычно ниже 50 %), производительность печей невысокой, полученный металл не мог использоваться для литья.

В середине XIV в. были построены первые доменные печи, устройство которых постепенно совершенствовалось, а производительность росла. В доменную печь закладывалась руда (обычно обогащенная), каменный уголь с высоким содержанием углерода (в дальнейшем кокс) и необходимые добавки. Содержимое доменной печи продувалось снизу воздухом; позднее подаваемый в печь воздух стали предварительно подогревать. Получаемый в доменной печи металл стали называть чугуном. Обычно к чугуну относят сплав железа с углеродом при содержании углерода 2–4 %. Если углерода содержится менее 2 %. металл называется сталью. В составе стали часто имеются и другие элементы, иногда в значительных количествах; такие стали именуются легированными. Чугуны делятся на две основные группы: литейный чугун и передельный чугун, перерабатываемый в сталь.

На протяжении многих лет железо получали двухстадийным способом: сначала — чугун в доменных печах, а затем — сталь из чугуна в сталеплавильных печах. Интересно отметить, что в настоящее время одностадийный процесс прямого восстановления железа, минуя стадию производства чугуна в доменных печах, снова привлекает большое внимание.

В качестве второго примера развития техники в средние века назовем водяные и ветряные мельницы (точнее, водяные и ветряные колеса или даже двигатели, так как применялись они не только для помола зерна). Правда, водяное колесо было известно и нашло некоторое скромное применение еще в Древнем Риме, а ветряное колесо, можно предполагать, впервые использовалось в Персии. Однако широкое применение они нашли только в средние века, в Европе. В Древнем Риме очень дешевый труд рабов (конкретный пример консерватизма рабовладельческого строя) делал невыгодным использование водяных колес.

Первоначально наибольшее распространение получили водяные мельницы. Большинство феодалов имели свои мельницы и сделали их средством своего обогащения: они требовали, чтобы все работающие на них крестьяне (крепостные) мололи свое зерно только на мельнице своего сюзерена (некоторая аналогия с более поздним «порядком»: фабрикант требовал, чтобы рабочие делали покупки только в его фабричной лавке).

Позднее, особенно после изобретения кривошипного механизма, делающего возможным превращение вращательного движения в возвратно-поступательное, водяные колеса стали применяться также в металлургии для приведения в действие воздушных мехов, для пиления дров, валяния сукна и в некоторых других случаях. Ветряные мельницы появились в европейских странах позднее, приблизительно в XII в. Как уже сказано, в средние века водяные и ветряные колеса впервые нашли широкое применение, однако более всего они использовались уже после промышленного переворота.

Из других достижений средних веков хотелось бы назвать усовершенствование часового механизма, применение магнитного компаса, книгопечатание, создание очков и развитие архитектуры. Разумеется, приведенный перечень технических достижений далеко не исчерпывает всего, что было сделано в средние века.

Устройства для измерения времени — часы известны очень давно. По-видимому, первым видом часов, которыми начали пользоваться люди, были солнечные, известные уже с 3-го тысячелетия до н. э. Отсчет времени по солнечным часам применялся в Древнем Египте и в Древней Греции. В Самарканде большие солнечные часы (высотой около 50 м) были сооружены Улугбеком впервой половине XV в. Издавна (приблизительно, со 2-го тысячелетия до н. э.) использовались также водяные часы, которые действуют благодаря непрерывному и равномерному поступлению воды в сосуд, проградуированный по времени. Вода обычно поступала по каплям из другого, расположенного выше сосуда, всегда заполненного до краев (например, за счет источника). Водяные часы имеют то несомненное преимущество перед солнечными, что могут действовать в любое время суток и при любой погоде. Давно известны также песочные часы. Важным шагом явилось создание механических часов, имеющих для хода или гири, или заводную пружину, Известно, что простейшие механические башенные часы были построены в Милане в 1335 г. Средние века были временем совершенствования механических часов. В 1657 г. знаменитый ученый голландец Христиан Гюйгенс (1629–1695) создал прототип современных часов — маятниковые часы, в которых маятник служит для равномерности хода.

Очень нужным прибором, особенно для мореплавания, явился магнитный компас. Как известно, магнитный компас^[43] действует на следующем принципе: постоянный магнит (магнитная стрелка) всегда устанавливается определенным образом по отношению к магнитному полю Земли, практически в меридиональном направлении. Магнитный компас был изобретен в Китае, по-видимому, более 2 тыс. лет назад. В средние века он был усовершенствован и получил широкое распространение. Сначала магнитная стрелка укреплялась на куске пробки, плававшем в воде, затем конструкция делалась все более совершенной, приспособленной, в частности, к корабельной качке.

Книгопечатание — изготовление нужными (большими) тиражами книг (журналов, газет), печатаемых на бумаге, — имеет огромное значение в истории человечества. Бумагу научились делать давно. Впервые бумагу стали производить в Китае. В Европе начало изготовления бумаги относится к XII в. Высокое качество бумаги и ее относительно низкая стоимость по сравнению с применявшимся ранее изготовлявшимся из кожи пергаментом создали благоприятные условия для развития книгопечатания. Начало книгопечатанию было положено в Китае в XI в. Отправной точкой книгопечатания в Европе явилось создание немецким изобретателем Иоганном Гутенбергом в сороковых годах XV в. ручного печатного станка. Литеры, т. е. прямоугольные элементы с рельефным изображением буквы или другого знака (цифры, знаки препинания), изготовлялись методом отливки из типографского сплава. Затем литеры в надлежащем порядке располагались в так называемой наборной кассе, покрывались сверху краской и с них снимались оттиски на бумагу. Так получались страницы книги.

Дальнейшее техническое усовершенствование книгопечатания и его развитие происходило быстро как в средние века, так и в последующее время. Первая книга в России (в Москве) была напечатана И. Федоровым и П. Мстиславцем в 1564 г. Совершенствование печатного станка шло сначала по пути механизации отдельных процессов. В начале же XIX в. был сделан важный шаг вперед — создана механизированная печатная машина, которой 29 ноября 1814 г. был отпечатан номер газеты «Таймс». В последующие годы технический уровень книгопечатания был намного повышен.

Первые сведения об очках идут еще из античного времени, но начало их широкого использования было положено в Италии в XIII в. Уже известный нам Р. Бэкон тогда же описал принцип их действия. Среди людей, как известно, немало близоруких и дальнозорких. У человека с вполне нормальным зрением изображения предметов фокусируются на сетчатке глаза. У близоруких фокусное расстояние меньше, чем нужно, а у дальнозорких — больше. В обоих случаях изображение предмета в точности на сетчатку не попадает. Отсюда дефекты зрения. Оба эти недостатка полностью устраняются с помощью очков: правильно подобранные очки возвращают изображение предмета на сетчатку. Близорукость и дальнозоркость — наиболее часто встречающиеся дефекты зрения, устраняемые (компенсируемые) очками, но есть и другие недостатки зрения (например, астигматизм — искажение изображения, вызываемое недостатками оптической системы глаза), при которых употребление очков также весьма полезно. За последние десятилетия все более широкое распространение получают контактные линзы, выполняемые чаще всего из специальной пористой пластмассы и (форма внутренней поверхности контактной линзы должна соответствовать поверхности глазного яблока) помещаемые прямо на глазное яблоко. Ношение контактных линз, не в пример ношению очков, не мешает заниматься любым видом спорта. Контактная линза, надетая на глазное яблоко, практически незаметна. Однако очень многие предпочитают все-таки очки.

В период средневековья в западных европейских странах существовали два основных архитектурных стиля: романский (X–XII вв.) и готический (XII–XV вв.). Первый из них, романский, нашел свое выражение главным образом в таких постройках, как церкви и монастырские комплексы, замки и крепости. Он отличался суровостью, сооружения располагались обычно на возвышенных местах, господствовавших над близлежащей местностью. В сочетании со скульптурами и росписями религиозного содержания, выполненными в устрашающей форме, это должно было создавать впечатление могущества и силы божества, слабости и незащищенности человека. Следует отметить, что в сооружениях романского архитектурного стиля использовались и элементы народного творчества.

На смену романскому архитектурному стилю пришел готический, названный так уже в эпоху Возрождения от слова «готы» — наименования германского племени. Это название подчеркивало варварское происхождение средневекового искусства (в том числе архитектуры).

Разумеется, готическая архитектура была детищем своего времени — феодализма, на нее оказала большое воздействие церковь. Но готическая архитектура возникла в годы нового этапа развития феодализма, когда формировались национальные государства, росли города, расширялась торговля, укреплялось и набирало силу ремесленное производство, большее значение приобретала светская сторона жизни.

В готической архитектуре так же, как и в романской, центральное место занимают учреждения церкви. Высшим достижением готической архитектуры, скульптуры и живописи стали городские соборы. Их огромные размеры, устремление вверх, многочисленные витражи, скульптуры и живопись производили на посетителей большое впечатление, подавляли их. Наряду с соборами строились здания городского управления — ратуши, торговые ряды, различного рода башни (сторожевые вышки, маяки, административные здания), жилые дома и даже городские ансамбли. Замки феодалов постепенно теряли свой крепостной вид.

Для готической архитектуры (в первую очередь для соборов) свойственны каркасные конструкции, придающие сооружению по сравнению с постройками романской архитектуры большую легкость, высокие ажурные башни, стрельчатые окна с грандиозными цветными витражами, скульптуры, сложный орнамент. Может быть, особенно большой прогресс был достигнут в скульптуре этого стиля. Вместо застывших романских изваяний впервые после античного искусства произведения скульптуры снова стали пластичными и динамичными, возродилось стремление к физической красоте и совершенству. В готике в гораздо большей мере, чем в романском стиле, нашли отражение человеческие чувства: материнство, душевная стойкость, мученичество, лиризм, сатира.

Готическая архитектура представлена выдающимися творениями. Среди них: собор Парижской богоматери (время строительства 1163–1257 гг.), собор в Генте с Гентским алтарем (XII–XIV вв., Бельгия), собор в Реймсе (1211–1311 гг., Франция), ратуша в Штральзунде (XIII–XV вв., ГДР), собор в Глостере (1329–1377 гг., Англия), ратуша в Брюсселе (1401–1455 гг.).

Страны востока

В странах Востока эпоха феодализма наступила раньше, чем в Европе, а ушла с исторической сцены позднее. Более того, остатки феодальных отношений в некоторых странах сохранились до сих пор несмотря на то, что период развитого феодализма наступил примерно одновременно как в Европе, так и на Востоке. Товарно-денеяшые отношения в странах Востока начали развиваться раньше, чем на Западе, тем не менее вследствие низкой товарности крестьянского хозяйства и ряда других причин ростки капитализма пробивались здесь медленнее. Это не могло не найти отражения в духовной жизни, в идеологии. В странах Востока религия в эпоху феодализма также имела большую силу. Но здесь воздействие религии, в результате сохранения в ней многих более ранних дофеодальных черт, носило еще более консервативный характер.

Культура народов Индии является одной из наиболее древних, а история философских учений начинается ужо во 2-м тысячелетии до н. э. В 1-м тысячелетии до н. о. широкое распространение в Индии получил брахманизм — религиозная идеология индуизма, которая, превознося аскетизм, в то же время поддерживала сословное деление, рабство, государственную раздробленность, присущие раннему рабовладельческому строю. Формирование материалистических течений в философии началось приблизительно в IX в. до н. э.

В Индии начало феодального строя относится к IV–V вв. н. э. Религия занимала господствующее положение в идеологии. В этот период ведущей религией был буддизм, зародившийся в Индии в VI–V вв. до н. э. и получивший наибольшее развитие между V в. до н. э. и началом 1-го тысячелетия н. э. Приблизительно к XII в. н. э. основной религией Индии стал индуизм, почти полностью поглотивший буддизм. Обе эти религии — буддизм и индуизм — оказали большое воздействие на развитие философии в Индии.

Одним из наиболее известных религиозных философов-идеалистов Индии в средние века был реформатор индуизма брамин Шанкара (предположительно 788–820 гг.). Он объединил существовавшие ранее религиозные философские системы и толкования священных книг — вед. Творцом Вселенной Шанкара считал духовное безличное начало — Брахмана. Признание существования Брахмана снимало, по учению Шанкары, все другие вопросы, так как все, что можно видеть и чувствовать, есть не что иное, как его проявления. Таким образом, Шанкара считал единственным существующим началом Брахмана, а все остальное — не более чем иллюзией. Это идеалистическое учение носило реакционный характер, оправдывало разделение общества на неравноправные сословия, рабство и угнетение (может ли высшее, боготворимое начало создать несправедливый мир?).

Материалистические взгляды выражали последователи школы чарваков (локаятиков), основанной в Индии еще в середине 1-го тысячелетия до н. э. и провозгласившей единственной реальностью материю, а первичными веществами — воду, воздух, огонь и землю.

В области естественных наук и техники в Индии в период феодализма достигнуты значительные успехи, особенно в астрономии. Индийские математики имели достижения в арифметике, алгебре и геометрии. В частности, ими были введены в математику буквенные символы, положены начала алгебры. В вопросах строения вещества получили распространение атомистические взгляды древнеиндийского философа-естествоиспытателя Канады (V–IV вв. до н. э.). Были высказаны интересные, в известной мере отвечающие современным представлениям суждения о сущности явления испарения жидкости и теплоте. Известные индийские врачи Чарака и Сушрута успешно лечили некоторые психические заболевания.

Цивилизация, зародившаяся на территории Китая, является одной из наиболее древних. Археологическими ¡раскопками обнаружены ранние первобытные культуры. Примерно с середины 3-го тысячелетия до н. э. на территории Китая люди занимались не только охотой и (рыболовством, но также земледелием и скотоводством.

Историки считают, что приблизительно к концу XIV в. до н. э. в Древнем Китае, в районе среднего течения р. Хуанхэ, образовалось возглавляемое наследственным монархом государство Инь, в котором существовали классы эксплуатируемых и эксплуататоров и использовался рабский труд. Это время, XIV в. до н. э., считается временем возникновения в Китае рабовладельческого общественного строя. В иньском государстве, существовавшем по XI в. до н. э., вплоть до завоевания его близким по этническим признакам племенем чжоу, возникла письменность, явившаяся предтечей современной китайской иероглифографии. В период Чжоу и особенно в последовавший за ним период Чжаньго, знаменовавший превращение монархии Чжоу (1027—250 гг. до н. э.) в ряд фактически самостоятельных царств, производительные силы получили значительное развитие как в области сельского хозяйства, так и в ремесленном производстве, что в большой мере связано с начавшимся применением железа. Появились города, стимулировавшие развитие ремесел.

Приблизительно к этому же времени относится возникновение философских школ, в том числе конфуцианства, идеологом которого был древнекитайский мыслитель Конфуций (551–479 гг. до н. э.). Основными источниками, по которым можно судить о взглядах Конфуция, являются сочинения его учеников. Конфуций считал, что люди должны с уважением относиться друг к другу, свято чтить своих предков, руководствоваться их суждениями. В то те время он требовал, чтобы действия каждого человека строго соответствовали его положению: «Государь должен быть государем, подданный — подданным, отец — отцом, сын — сыном»^[44]. Учение Конфуция носит противоречивый характер, но в нем явно просматривается тенденция к сохранению существующего общественного строя, власти аристократии.

Период с III в. до н. э. по начало новой эры характерен для Китая стремлением к объединению государства, обострением социальных противоречий, восстаниями крестьян и рабов, внешними войнами, сменой династий. Во II в. до н. э. конфуцианство было признано официальной идеологией.

Начало феодального строя в Китае относится историками, в том числе китайскими, к различному времени: от XI в. до и. э. по V в. н. э. По-видимому, это в большой мере объясняется тем, что переход от рабовладельческого общества к феодальному происходил постепенно. Многие историки считают началом феодального строя в Китае начало новой эры. Во всяком случае, начало новой эры характерно утверждением феодальных отношений в качестве господствующих.

Период феодализма в Китае был длительным, он составил около 2 тыс. лет. За это время на долю народных масс Китая выпало много трудных испытаний. Тяжелое положение крестьян, эксплуатируемых феодалами, становилось еще более бедственным в результате нашествий сначала монгольских феодалов (XIII в.), а затем (XVII в.) чжурчжэньских племен, которые позднее получили наименование маньчжуров. Это приводило к обострению социальных противоречий, возникновению крестьянских восстаний и войн. Наиболее крупными из них были крестьянская война 874–901 гг. (руководители Хуан Чао и Ван Сянъчжи) и крестьянская война 1628–1645 гг. (руководители Ли Цзычэн и Чжан Сяньчжун).

XVI век является началом проникновения в Китай иностранцев, первыми из которых были португальцы, испанцы и миссионеры-иезуиты. Вторая половина XIX в. и начало XX в. были временем фактического превращения Китая в полуколониальную страну. Англо-китайская война 1840–1842 гг., англо-франко-китайская война 1856–1860 гг. (так называемые опиумные войны^[45]) и китайско-французская война 1884–1885 гг. привели к резкому увеличению потока западных товаров на китайский рынок, образованию, а затем росту числа открытых для иностранных судов морских портов, появлению иностранных концессий. Все это препятствовало развитию ремесел внутри страны и отрицательно сказывалось на жизни народа. Результатом было недовольство народных масс, частые бунты и восстания. Японо-китайская война 1894–1895 гг. еще более усилила проникновение западных стран и Японии в Китай.

Начиная со второй половины XIX в. в Китае формировались и росли отношения капиталистического уклада; однако феодальный строй при этом сохранялся. К концу XIX в. относится зарождение в Китае революционно-демократического движения. Под руководством Сунь Ягсена в 1894 г. была создана революционная организация Син-чжунхой, а в 1912 г. образована партия гоминьдан, игравшая вначале прогрессивную роль, а в дальнейшем (после смерти Сунь Ятсена в 1925 г.) превратившаяся в реакционную организацию. В 1921 г. произошло важное событие — была организована Коммунистическая партия Китая.

История Китая эпохи феодализма хранит немало философских идей, достижений науки и техники. Одним из крупных философов-естествоиспытателей был материалист Ван Чун (27—104). Он считал, что все существующее в мире имеет своим началом первичную материю — эфир (юань ци). Степень сгущения эфира (по современному сказать, плотность) может быть различной, и именно это определяет, по Ван Чуну, возникновение того или другого предмета и живых существ (в этом случае степень сгущения юань ци выше), в том числе и человека. Ван Чун отрицал какое-либо участие божественной воли в поведении людей: «Кровь в артериях — вот что способно порождать жизненную деятельность, — писал он. — Когда же человек умирает, кровообращение прекращается, а прекращение кровообращения влечет за собой исчезновение жизненной энергии. Вслед за этим тело разлагается и превращается в прах… Смерть человека напоминает угасание огня… Утверждать, что человек после смерти (все еще) обладает сознанием, равнозначно тому, чтобы сказать, что огонь после того, как он уже погас, все еще дает свет»^[46].

По поводу познания мира человеком Ван Чуй учил: «Если человек не слышит и не видит окружающего, то у него не может быть и представления о нем… Нет сверхъестественного знания»^[47]. Будучи материалистом, Ван Чун но являлся диалектиком: он представлял себе мир неизменным, предполагал, что «небо и земля не изменяются, Солнце и Луна не подвергаются переменам, звезды не исчезают»^[48].

Китайский философ-материалист и атеист Фанъ Чжэнъ (приблизительно 450–515 гг.) был противником буддизма. Следует заметить, что в IV в. буддизм получил в Китае широкое распространение, его носителями были индийские буддисты, приезжавшие в Китай. Распространение буддизма принесло китайскому народу только дополнительные тяготы. В трактате «Об уничтожении души», написанном в виде диалога, Фань Чжэнь утверждал, что душа неотделима от тела и так же смертна, как и тело, основой является тело, а душа существует постольку, поскольку существует тело.

Не имея возможности останавливаться на жизни и деятельности большого числа других крупных китайских философов рассматриваемого периода, назовем только двоих из них. Философ-идеалист Ван Ян-мин (1472–1528) утверждал, что для человека основой являются знания, имеющие врожденный характер. Нечто подобное, как помнит читатель, говорил древнегреческий философ Платон еще в IV в. до н. э., т. е. около 1900 лет назад. Ван Ян-мин считал, что опыт не приносит ничего другого, кроме сомнений и разочарований.

Одним из наиболее крупных мыслителей Китая был философ-естествоиспытатель материалист Дай Чжэнь (1723–1777). В противоположность философам-идеалистам он считал, что в основе всего находится материя или, по его словам, вечная природа. Он утверждал, что средством познания человеком мира служат ощущения, высоко ставил роль опыта. Помимо философских сочинений, им были написаны проникнутые духом материализма книги в области математики и астрономии.

Историческим парадоксом является то, что многие сделанные в Китае изобретения получили гораздо более широкое использование не в самом Китае, а в странах Европы.

В Китае же, внесшем большую лепту в развитие техники, в течение нескольких столетий технический прогресс практически отсутствовал. Объяснение этого следует искать в замедленном развитии его производительных сил, что происходило вследствие низкой товарности сельского хозяйства, отсутствия независимых от феодалов городов (появившихся в европейских странах и содействующих развитию ремесел и торговли), большого влияния мандаринов — социального слоя государственной бюрократии, никак не заинтересованного в расширении торговли, нашествий монгольских феодалов и чжурчжэиьских племен, в широком проникновении (начиная примерно с XVI в.) иностранцев и иностранных товаров, что сдерживало рост экономики страны.

Бумага, по-видимому, была изобретена Чай Лунем во II в., а затем нашла широкое применение во всех странах мира. Печатание книг с бумажными страницами началось также в Китае. В Китае же, вероятно в начале новой эры, было изобретено взрывчатое (зажигательное) вещество, по своему составу близкое к дымному пороху^[49]. Первые летописи с упоминанием о порохе относятся в Китае к XIII в., а в Европе — к XIV в.

Большое значение в истории средних веков и, может быть, особенно в истории науки, имеет быстрое развитие и расцвет Арабского халифата — арабо-мусульманского феодального государства, в котором халиф являлся и духовным и светским руководителем.

Своеобразной и яркой фигурой арабского мира в VI–VII вв. был Мухаммед (около 570–632 гг.), в европейской литературе обычно именуемый Магометом. Мухаммед родился в г. Мекке, расположенном на западе современной Саудовской Аравии и ставшим священным местом мусульман. Родители Мухаммеда рано умерли, и ему пришлось работать сначала пастухом, а после приказчиком. Женитьба на дочери богатого купца сделала Мухаммеда материально независимым. По преданию, Мухаммеду, молящемуся в одну из ночей месяца рамадан на горе Хира, явился архангел Гавриил (Джебраил) и возвестил, что Аллах^[50] возлагает на него миссию разъяснять народу его волю, а также ознакомил Мухаммеда со священной книгой Коран. Мухаммед стал пророком, фанатиком нового, по существу создававшегося им самим, учения — ислама (араб., буквально: покорность, предание себя божьей воле). Основы ислама изложены в Коране — священной книге мусульман, содержащей назидательные истории и проповеди, произнесенные Мухаммедом. Первые записи текста Корана сделаны учениками Мухаммеда уже после его смерти. При жизни Мухаммеда содержание Корана передавалось устно. Кораном утверждается идея единого бога — творца мироздания. В нем содержится осуждение идолопоклонства, полемика с иудеями, христианами (хотя ислам наиболее близок к христианству) и язычниками, рассказы и притчи о сотворении мира, Адаме и Еве, Иосифе Прекрасном, Иисусе Христе и др. Коран был написан неясно и противоречиво, поэтому потребовалось создание специальных комментариев к нему. Коран оказал большое воздействие на мусульманскую культуру. Он в то же время фактически одобрил социальное неравенство, частную собственность, эксплуатацию бедных богатыми.

Мухаммед был как религиозным, так и политическим лидером. Под его руководством на Аравийском полуострове, на территории которого жили доисламские арабские племена, занимавшиеся скотоводством (кочевники) и земледелием, в VII в. было образовано арабское государство — Халифат. Именно VII в. следует считать началом феодализма на Ближнем Востоке. Халифат достиг в результате завоеваний своего наивысшего расцвета в IX в., уже после смерти Мухаммеда. В это время в его состав входили территории всего Аравийского полуострова, современных Ирана, Ирака, Сирии, Египта, большей части Закавказья, Средней Азии, Северной Африки, Пиренейского полуострова и некоторые другие. Большая часть населения Халифата занималась, как и раньше, скотоводством. Было также развито орошаемое земледелие. Техника земледелия для того времени была высокой. Получили развитие различные ремесла, главным образом в городах. Велась широкая торговля со странами Европы, Азии и Африки.

Ко времени возникновения Халифата и ислама относится начало формирования арабской культуры, впитавшей многое из наследия древнегреческой культуры, а также культуры тех народов, которые очутились в составе Халифата. Арабская культура оказала большое воздействие на страны Европы.

В X в. произошел распад Халифата на ряд самостоятельных государств (феодальных княжеств). Арабская культура не потеряла после этого своего значения. Например, арабо-испанская цивилизация с центрами в Кордове, Севилье, Малаге и Гранаде достигла значительных успехов в философии, естественных науках, медицине, литературе, искусстве и архитектуре (мавританское искусство), имевших влияние на развитие культуры многих стран. И все же распад Халифата был предвестником конца расцвета арабской культуры средних веков.

Известный арабский мыслитель, которого по справедливости следует отнести к философам-естествоиспытателям, Аль-Кинди (800–879), провел свою жизнь в Басре и Багдаде. Он был знаком с сочинениями Аристотеля и создал свое учение — арабский аристотелизм, которым были более всего восприняты идеалистические стороны философии Аристотеля. В то же время Аль-Кинди критически относился к Корану, считал его содержание противоречивым и наивным. Вследствие этого он подвергся осуждению со стороны лидеров ислама, а его сочинения сжигались. Аль-Кинди занимался математикой, геометрией, астрономией, оптикой, медициной и, хотя из его сочинений мало что сохранилось, из более поздних трудов естествоиспытателей видно, что эти сочинения пользовались известностью и признанием.

Возможно, наиболее крупным арабским философом-естествоиспытателем средних веков был Ибн Рушд (Аверроэс) (1126–1198), родившийся в Кордове и живший в Андалусии и Марокко. Он считал Аристотеля своим учителем, был его последователем, но в противоположность Аль-Кинди воспринял главным образом материалистическую сторону аристотелизма, а наибольший интерес у него вызывали вопросы естествознания. Однако в сочинениях Ибн-Рушда, как и у многих последователей Аристотеля, материалистическая позиция сочетается с идеалистической. Так, Ибн Рушд признавал божественную мысль, хотя и допускал её влияние только в общих вопросах, но не в конкретных, частных. Некоторые его высказывания имели определенно прогрессивный характер. Ибн Рушд считал, в частности, что женщины должны располагать теми же правами, как и мужчины, что явно противоречило Корану. Ибн Рушд считал материю вечной, отвергал религиозный постулат о сотворении материи богом, утверждал, что понятие движения имеет смысл только применительно к материи. Он занимался также вопросами юриспруденции (был судьей в Севилье и Кордове) и медицины. Ибн Рушд в конце жизни подвергался преследованиям властей, а его сочинения — запретам.

Два столетия спустя после смерти Магомета наступило время расцвета исламской теологии. Исламская наука прогрессировала в то время, когда христианская наука переживала период упадка, и во второй половине VIII в. научное лидерство определенно сместилось из Европы на Ближний Восток. В IX в. арабские школы получили доступ к медицине Галена благодаря переводам, а также были достигнуты новые успехи в химии.

Первые достижения химии относятся к области повседневных нужд — таких, как обработка металлов и изготовление лекарств. Представления греков классической эпохи относительно природы материи и их идеи относительно атомов и первоэлементов были слишком далеки от наблюдаемых и опытных фактов, чтобы стать основой химического знания. Александрийские алхимики I в., по-видимому, были первыми, кто поставил некоторые химические проблемы и приступил к их разрешению. Но в этом направлении они не смогли добиться заметных результатов, пока шесть столетий спустя не принялись за дело арабы.

Источником арабских химиков были персидские школы, а также сочинения александрийских греков — частью в сирийском переложении, частью в прямых переводах. Арабоязычные народы изучали химию в течение семи веков, центр их исследований сначала находился в Ираке, а затем переместился в Испанию. В руках этих людей алхимия постепенно превращалась в химию, и отсюда — главным образом благодаря испанским маврам — возникла европейская химия в позднее средневековье.

Наиболее знаменитым арабским алхимиком и химиком был Абу-Муса Джабир ибн Хайян, расцвет творчества которого приходится на 70-е годы VIII в. Он умел получать мышьяк и сурьму из их соединений, дал рецепты очищения металлов от примесей, способы изготовления стали, крашения тканей и кожи, а также описал дистилляцию уксуса и получение концентрированной уксусной кислоты.

В истории химии представление о том, что первоэлементами являются сера, как начало огня, и ртуть, как начало жидкости, имеет большое значение. (Впоследствии к сере и ртути была добавлена соль в качестве третьего первоэлемента, олицетворяющего землю, или твердость.) Теория, что соль, сера и ртуть являются первоначалами всех вещей, просуществовала наряду с четырьмя элементами Эмпедокла и Аристотеля до времени, когда Роберт Бойль опубликовал свою книгу «Скептический химик» в 1661 г.

В IX в. на арабский язык были переведены «Начала» Евклида и знаменитая книга Птолемея, получившая благодаря арабам свое нынешнее название «Альмагест». Таким образом, греческая математика и астрономия получили известность в мусульманском мире. Индийские цифры через посредство арабов, которые их слегка видоизменили, были введены в обиход, и с тех пор мы пользуемся ими. (Мусульманская торговля была вездесуща — через ее посредство эти цифры стали известны миру как арабские и спустя несколько веков совершенно вытеснили неудобную римскую систему обозначений.) Наиболее ранний пример использования этих цифр в латинском тексте относится к 976 г. — в рукописи, найденной в Испании, однако нуль был введен несколько позже.

Возрождение интереса к греческим сочинениям было использовано арабами для того, чтобы добиться признания своих собственных работ. Например, в Европе в средние века была весьма популярной рукопись, представлявшая сирийскую или арабскую компиляцию верований и магии под заглавием «Секретум Секреторум», которая выдавалась за перевод сочинений Аристотеля.

Перевод Птолемея на арабский способствовал развитию астрономии. Мухаммед аль-Баттани (850–929) в своей обсерватории в Антиохии составил новые астрономические таблицы. За ним последовали другие, менее знаменитые, и около 1000 г. был достигнут существенный прогресс в тригонометрии и наблюдении лунных и солнечных затмений благодаря в первую очередь каирским астрономам. Среди них наиболее выдающимся был Ибн Юнис или Юнус (950—1009), ему покровительствовал правитель Египта ал-Хаким, который основал в Каире академию знаний.

В этот период наблюдается расцвет арабской медицины. В связи с ним следует упомянуть иранца Абу Бак-ра ар-Рази, известного в Европе как Бубахар или Разве. Он практиковал в Багдаде и оставил ряд учебников-энциклопедий, в том числе знаменитый трактат о кори и оспе. Он пытался использовать химические знания в медицине и был неплохим механиком (в частности, он использовал гидростатическое взвешивание для определения плотности).

Наиболее известным мусульманским физиком был Ибн ал-Хайсам (965—1020), который работал в Египте во время правления ал-Хакима. Его основные исследования относятся к оптике, и он добился значительного прогресса в экспериментальной технике. Он применял сферические и параболические зеркала, исследовал сферическую аберрацию и увеличительную способность линз. Он продвинулся в изучении механизма зрения и использовал математику для решения задач геометрической оптики. Латинские переводы его работ оказали значительное влияние на западную науку благодаря главным образом Р. Бэкону и И. Кеплеру.

Арабский язык становится в это время общепризнанным языком науки, и все написанное по-арабски приобретает такой же вес, какой имели раньше греческие сочинения. Первым переводчиком арабских текстов на латынь был Константин Африканец, который работал в монастыре Монте Кассино с 1060 г. до своей смерти в 1087 г. Его переводы стимулировали восприятие арабских знаний европейскими народами.

Интересна характеристика арабской науки, данная Дж. Берналом: «При чтении научных трудов арабских ученых поражает рационализм их рассуждений, который связан с современной наукой. С другой стороны, мусульман в той же степени, если не больше, привлекала мистическая сторона классической философии позднего периода, в частности неоплатонизм, который первоначально они не могли отличить от учения Аристотеля из-за того, что в его сочинения были включены такие подделки, как «Теология Аристотеля» и «Секрет секретов». Эта мистическая путаница перешла от арабов к средневековым схоластикам. Другое зло, преследовавшее не только арабскую, но и средневековую науку, состояло в преувеличенном почтении, воздаваемом трудам греков, особенно Платона и Аристотеля. Интересно, однако, отметить, что, несмотря на наличие у арабов тех же двух великих мистификаций ранней науки — астрологии и алхимии, такие величайшие умы ислама, как Аль-Кинди, Разес и Авиценна, открыто отвергали нелепые притязания этих лженаук»^[51].

История науки и техники народов СССР

Образование феодального строя у народов, ныне входящих в состав СССР, происходило не одновременно. Ранее всего этот процесс начался у народов Закавказья (первая половина I-го тысячелетия н. э.); у народов Средней Азии и восточных славян, из которых произошли русские (великорусы), украинцы и белорусы, — приблизительно в одно и то же время (V–VIII вв. н. э.); у народов Прибалтики — несколько позднее (IX–XI вв.).

Восточные славяне^[52] в противоположность народам Закавказья и Средней Азии перешли в феодальную общественную формацию непосредственно из первобытнообщинного строя, минуя строй рабовладельческий (хотя у восточных славян рабский труд использовался, но не был широко распространен).

Древнерусское раннефеодальное государство Киевская Русь, возникшее во второй половине IX в., объединило восточных славян. Под словом «Русь» понимался союз славянских племен, в узком смысле «Русская земля». В период своего расцвета (конец X — начало XI в.) Киевская Русь занимала очень большую территорию — от Ладожского (старое название Нево) и Онежского (Онего) озер на севере до северо-западного побережья Черного моря (Русское море, Понт) на юге и от Перемышля на западе до Мурома на востоке. Киевской Руси также принадлежала территория (именовавшаяся Тмутараканью), расположенная в восточной части Крымского полуострова и на западной стороне от Керченского пролива, т. е. в районе современных г. Керчь, поселка Багерово, городов Анапа, Темрюк и Новороссийск. Столицей Киевской Руси был г. Киев, основанный в V в. н. э. князем Кием (по имени которого и назван) как центр восточнославянского племени полян. За период существования Киевской Руси (т. е. за время около 300 лет, с IX по XII в.) произошло объединение восточных славян, способствовавшее их политическому, экономическому и культурному развитию.

Олег, прозванный Вещим (т. е. знающим будущее), был одним из первых князей Киевской Руси. Во время его княжения (882–912) территория государства была расширена. В 907 г. Олег предпринял поход на Константинополь (как его тогда именовали на Руси — Царьград) как сухопутными, так и морскими силами. Поход завершился успешно: победа досталась Олегу, был заключен выгодный для Киевской Руси мир.

Ко времени провозглашения Киева столицей Древнерусского государства на восточнославянских землях сложился феодальный общественный строй. Были развиты земледелие и скотоводство, применялись почвообрабатывающие орудия и конная тяга, трехпольная система земледелия, росли ремесла. Эксплуатация крестьян землевладельцами приводила к крестьянским восстаниям. Известны крупнейшие восстания крестьян в 1020, 1068–1074, 1113 гг. Начиная с VI–VIII вв. происходил рост городов.

Армия, созданная и поддерживаемая Олегом и последующими киевскими князьями, состояла вначале из свободного сельского и городского населения. Еще до возникновения Киевской Руси славянскими князьями привлекались в их дружины так называемые варяги. Этот вопрос заслуживает того, чтобы на нем кратко остановиться. Варягами именовались дружины норманнов^[53] (от скандинав, nortman — человек севера), совершавшие грабительские, захватнические походы, главным образом в страны Западной Европы. Варягами (викингами) именовались также скандинавские мореплаватели VIII–X вв., занимавшиеся торговлей и особенно завоеванием новых земель и грабежами. В IX в. они захватили северо-восточную Англию, а в X в. — Северную Францию, получившую название Нормандии.

Работавшие в XVIII в. в России немецкие историки В. Байер, Г. Миллер и некоторые другие выдвинули версию о том, что варяги (норманны) якобы сыграли решающую роль в образовании Древнерусского государства, в развитии его экономики, политики и культуры. Особенно большое значение придавалось трем братьям-варягам Рюрику, Синеусу и Трувору, будто бы специально призванным славянами для того, чтобы положить начало русской государственности. Такой взгляд на историю и развитие Древнерусского государства получил название норманнского.

Несмотря на удивительную наивность и необоснованность этой версии, она довольно долго пользовалась относительно широким признанием. Надо отметить, что современник названных немецких историков великий русский ученый М. В. Ломоносов считал норманнскую концепцию древнерусской истории лишенной основания. Трудами многих крупных отечественных историков и археологов XIX и XX вв. (С. А. Гедеонова, В. Г. Васильевского, Б. Д. Грекова, Д. А. Авдусина, Б. А. Рыбакова и др.) установлено, что летописный рассказ о «призвании варягов» имеет легендарный характер, что варяги на Руси были малочисленны и быстро ославянились, что государственные образования на территории восточных славян существовали гораздо раньше, чем появились варяги, что Рюрик, Синеус и Трувор были наемниками, как и другие варяги, и, таким образом, была показананесостоятельность норманнской версии.

После смерти Олега (912) князем Киевской Руси стал Игорь, продолжавший укреплять и расширять государство, а после его гибели (Игорь был убит в 945 г. древлянами^[54] во время сбора у них дани) правила его жена, Ольга, принявшая одной из первых на Руси христианство. Из последующих великих князей Киевской Руси следует назвать Святослава Игоревича, сына Игоря и Ольги, проведшего почти всю свою жизнь в военных походах и убитого в 972 или 973 г. в бою с печенегами^[55], Владимира Святославовича, сына Святослава и его рабыни Малуши Любенчанки, значительно расширившего пределы Киевской Руси (в это время, в начале XI в., Киевская Русь достигла своего наибольшего расцвета) и введшего на Руси христианство, Ярослава, прозванного Мудрым (время княжения 1019–1054 гг.), сына Владимира, сумевшего преодолеть междоусобицу и укрепить политические связи со многими государствами (в том числе с Польшей, Норвегией, Германией, Францией).

В Киевской Руси сложилась древнерусская народность, явившаяся основой формирования трех родственных народностей: русской, украинской и белорусской.

XI век — время прогрессировавшего процесса распада Киевской Руси. Развитие феодальных отношений приводило к увеличению богатства и усилению власти землевладельцев, существовавшая форма государства изжила себя, стала ненужной. Этому содействовало разделение власти между сыновьями умершего Ярослава Мудрого. В результате, первое Древнерусское государство, Киевская Русь, было расчленено. Официальной датой распадения Киевской Руси принято считать 1132 г.

На Руси началось время феодальной раздробленности. Развитие общественных феодальных отношений шло уже в рамках княжеств, хотя и не терявших между собой связей полностью, но самостоятельных и соперничающих, а нередко и воюющих.

Особое положение занимала Новгородская феодальная республика, образовавшаяся в 1136 г., главным городом и основой которой был Новгород. Новгородское вече^[56] решало вопросы войны и мира, избирало посадника, тысяцкого^[57] и архиепископа, а также приглашало князей для выполнения обязанностей главным образом военного свойства и освобождало их. Новгородцы фактически не подчинялись киевским великим князьям. В XII–XV вв. Новгородская феодальная республика намного раздвинула свои границы в восточном и северо-восточном направлениях, вплоть до Белого моря, развила ремесла и торговлю, в том числе со Швецией и Данией.

Одним из крупных и влиятельных было сложившееся в XI в. Ростово-Суздальское (позднее Владимиро-Суздальское) княжество. Здесь было развито земледелие и ремесла, возникли новые города (Владимир, Переяславль и др.). Ростово-Суздальский князь Юрий Долгорукий для защиты своего княжества от набегов соседей создавал крепости; так, в середине XII в. была основана Москва (первоэ упоминание о Москве в летописи относится к 1147 г.).

Большое значение имели княжества: Галицко-Волынское на юго-западе, Рязанское, Смоленское.

Экономическое, политическое и культурное развитие восточнославянских государств было заторможено вследствие монголо-татарского нашествия XIII в. Задержалась также политическая консолидация Руси.

В Центральной Азии образовалось государство кочевых племен во главе с Темучином, назвавшим себя Чингисханом. Военные походы Чингисхана и его преемников, сопровождавшиеся необыкновенными жестокостями, опустошениями и даже гибелью целых народов, привели к образованию в первой половине XIII в. огромной монгольской феодальной империи. В период 1243–1380 гг., начиная с нашествия внука Чингисхана — монгольского хана Батыя, и до Куликовской битвы, произошедшей 8 сентября 1380 г., в которой русское войско во главе с великим князем московским и владимирским Дмитрием Донским разгромило в верховье Дона полчища Мамая, на Руси существовало монголо-татарское иго — система угнетения и эксплуатации русских земель монголо-татарскими феодалами. Русские княжества находились в вассальной зависимости от образованного Батыем монголотатарского государства Золотая Орда, распавшегося затем на несколько ханств.

В XIII–XIV вв. происходил большой приток населения в северо-восточные княжества. Образовались и новые княжества: Московское, Тверское, Костромское, Белозерское и др. Их экономика росла. Появилась и усиливалась тенденция к объединению в общее государство. Особенно возросло влияние Московского княжества, ставшего центром великорусской народности и борьбы за свержение монголо-татарского ига. Куликовская битва, о которой уже упоминалось, была важнейшим этапом на этом пути и еще более укрепила ведущее положение Московского княжества. Набирали силу города, в их числе Новгород, Псков, Смоленск (не подвергавшиеся монголо-татарскому нашествию и разорению), Москва, Тверь, Нижний Новгород.

Если в усилении Московского княжества важная роль принадлежала князю Ивану Калите (правил в 1325–1340 гг.), то в создании единого Российского государства, именовавшегося сначала Московским государством, а у иностранцев — Московией, велико значение Ивана III, за время правления которого (1462–1505) было окончательно свергнуто монголо-татарское иго (это событие датируется 1480 г.), и Ивана IV Грозного (1530–1584), именовавшегося уже не только великим князем всея Руси, но и царем. За время его царствования были покорены Казанское и Астраханское ханства, началось присоединение Сибири (большое значение имел поход в Сибирь Ермака, начатый в 1581 г.), проведены важные административные и военные реформы, усилившие централизацию государства^[58].

К концу XVI в. Россия окончательно превратилась в феодально-крепостническое государство. Права помещиков-феодалов еще более расширились. Крестьяне стали крепостными, бесправными людьми. Тяжелое положение, в котором они находились, приводило к восстаниям и крестьянским войнам, из которых наиболее крупным было уже упоминавшееся ранее восстание под предводительством Болотникова. Территория России непрерывно увеличивалась и достигла 5,5 млн. км², более чем в 10 раз превысив территорию Московского великого княжества.

В период формирования феодальных общественных отношений входящие ныне в Советский Союз народы Украины, Белоруссии, Молдавии, Средней Азии и Казахстана, Закавказья и Прибалтики прошли нелегкий исторический путь, на котором им неоднократно приходилось отстаивать свою независимость и культуру от различных иностранных захватчиков. К сожалению, мы не можем останавливаться на этих важных и интересных страницах истории.

Важным событием в истории Российского государства, украинского и русского народов было воссоединение Украины с Россией (1654), которому предшествовала освободительная война украинского народа (1648–1654) под руководством Богдана Хмельницкого. Конечно, царское правительство России жестоко угнетало всех трудящихся и эксплуатируемых своей страны, т. е. подавляющее большинство населения. Но вхождение в состав России избавляло от грабительских вторжений, приносивших большие беды и даже грозивших уничтожением целых народов.

Этот раздел мы закончим периодом царствования Петра I, хотя, как помнит читатель, завершением феодализма в России принято считать крестьянскую реформу 1861 г.

Петр I Великий (1672–1725) был выдающимся государственным и военным деятелем России. Надо сразу же, однако, заметить, что важнейшие государственные реформы, проводимые Петром I, осуществлялись за счет усиления эксплуатации и угнетения народных масс России. Поэтому во время его царствования (правил самостоятельно с 1689, т. е. с 17 лет) происходили народные восстания, наибольшими из которых были Астраханское (1705–1706) и Булавинское (1707–1709).

Реформы и нововведения Петра I для России имели большое прогрессивное значение. К их числу относятся: быстрое развитие промышленности (мануфактур, оружейных и горных заводов) и торговли; создание регулярной армии и постройка флота, введение рекрутской повинности; строительство Петербурга; создание Академии наук и учебных заведений, направление молодых людей для обучения за границу; разделение России на губернии, а губерний — на провинции; учреждение сената и коллегий^[59]. Петр I был, как уже сказано, выдающимся военным деятелем. Он успешно руководил сражениями при взятии Нотебурга (1702), при Лесной (1708), под Полтавой (1709). В 1721 г. Россия была провозглашена империей.

О жизни и деятельности Петра I можно писать много, но все равно это не сделать лучше А. С. Пушкина. Мы напомним его известные строки, посвященные Петру I (при этом не следует забывать о большой симпатии поэта к Петру):

Самодержавною рукой

Он смело сеял просвещенье,

Не презирал страны родной:

Он знал ее предназначенье.

То академик, то герой,

То мореплаватель, то плотник,

Он всеобъемлющей душой

На троне вечный был работник.

Обзор, посвященный становлению и развитию Российского государства и образованию общественных феодальных отношений, получился относительно большим. В дальнейшем мы не сможем, даже с такой степенью подробности, останавливаться на истории народов или государств. Это объясняется тем, что темп жизни чем дальше, тем все более и более растет и число важнейших политических событий в единицу времени (например, за 50 лет) быстро увеличивается, а оправдано может быть лучшей осведомленностью «среднего читателя» об истории более близких к современности лет.

Как уже известно читателю, раннефеодальное Древнерусское государство Киевская Русь, существовавшее около трех столетий, способствовало объединению восточных славян и развитию их культуры. Может быть, мысли и чувства людей того времени нашли свое наиболее полное выражение в народном творчестве, в былинах, в образах богатырей Ильи Муромца — война-героя и Микулы Селяниновича — богатыря-пахаря.

Большую ценность имеют русские летописи, и среди них «Повесть временных лет» — летописный свод, составленный в XII в. в Киеве. «Повесть временных лет» как самостоятельное сочинение не сохранилась, по содержание ее известно из появившихся позднее летописей. Некоторые историки считают, что «Повесть временных лет» является первой русской летописью, а составителем ее был монах Киево-Печерского монастыря Нестор. Однако скорее всего существовали более ранние летописи и летописные своды, а сама «Повесть временных лет» не является единым сочинением, авторов же было несколько, и среди них Нестор. «Повесть временных лет», по-видимому, действительно первое сочинение на Руси, в котором история Древнерусского государства показана в связи (на фоне) с событиями, происходившими в других странах. Лейтмотивом «Повести временных лет» является призыв к единству и защите русских земель от вражеских нашествий, обращенный к князьям. В нее вошли различные предания и легенды.

Выдающимся произведением древнерусской литературы, написанным в XII в. неизвестным автором, является «Слово о полку Игореве». В это время древнерусская литература не разделялась на русскую, украинскую и белорусскую. Поэтому «Слово» относится к истокам всех трех литератур и оказало влияние на их становление. В нем описаны события, связанные с походом в 1185 г. князя новгород-северского Игоря Святославовича против половцев. Поход закончился неудачно, и это было основанием для неизвестного автора «Слова» высказать свои раздумья о судьбах русской земли и необходимости более тесного объединения княжеств.

Уже во время монголо-татарского нашествия, в период, когда одним из крупнейших центров ремесла и торговли стал Новгород, были созданы новгородские былины о Садко — гусляре, ставшем богатым купцом, и о Василии Буслаеве — бесшабашном пьянице и драчуне и в то же время человеке широкой натуры, полным свободомыслия и удали.

XV век знаменателен для России: было завершено освобождение от монголо-татарского ига и произошло объединение русских земель в единое государство. Тверской купец Афанасий Никитин (год рождения неизвестен, год смерти — 1472) совершил в 1466–1472 гг. путешествие в Персию и Индию, причем на обратном пути посетил также африканский берег (место современного Сомали), Аравию и Турцию. Его путевые записки «Хождение за три моря» представляют собой интереснейший историко-литературно-географический труд.

В XVI в. наибольшей известностью среди русских мыслителей пользовались, вероятно, Иван Семенович Лересветов, священник Ермолай-Еразм, нековкий игумен Филофей, Матвей Семенович Башкин и Феодосий Косой (годы рождения и смерти неизвестны). Пересветов — русский публицист, боярин — был знаком с сочинениями древнегреческих и древнеримских философов. Его деятельность относится к 40-м годам XVI в, — времени царствования Ивана IV. В своих сочинениях Пересветов выступал против разделения людей на различные категории в зависимости от знатности происхождения, против порабощения. Он считал необходимым укрепление единого русского государства, выступал за присоединение к нему Казанского ханства. Протопоп кремлевского собора в Москве — публицист Ермолай-Еразм больше всего проявлял интерес к жизни крестьян, писал, что необходимо облегчить их существование; он считал необходимым освободить крестьян от всех денежных поборов, ограничив выплату помещику одной трети доходов натурой. Сочинения Пересветова и Ермолая-Еразма были встречены в высших кругах весьма недоброжелательно. Основным положением учения псковского игумена Филофея является возвеличивание русского единого централизованного государства. Понимая под новым (вторым) Римом Константинополь, а под третьим — Москву, Филофей утверждал: «Два Рима падоша, а третий стоит, а четвертому не быти». Хотя учение Филофея носило мистический характер (он считал, что ход истории предопределен свыше), оно играло положительную роль в укреплении Российского государства.

Боярин по происхождению Матвей Семенович Башкин и вышедший из холопов^[60] публицист Феодосий Косой были вольнодумцами и еретиками^[61]. Башкин не только утверждал, что все люди равны и рабства быть не должно, но и дал вольную своим крепостным крестьянам. Он также выступал против официальной церкви и ее ритуалов. Его деятельность пришлась не по вкусу светским и духовным властям: Башкин был причислен к еретикам и заключен в монастырь. Феодосий утверждал, что люди равны между собой независимо как от их национальности, так и от происхождения. Загробную жизнь он считал выдумкой, не признавал религиозных догм, отвергал церковные реликвии и обряды.

Еще до образования Киевской Руси, но особенно после этого все большее развитие получали ремесла и, как следствие, совершенствовались орудия производства, появлялись новые, более совершенные изделия, возникали и росли города, увеличивался интерес к естественным наукам. В городах Киевской Руси, как и в других феодальных городах, можно было различить две части: центральную, укрепленную (замок, крепость, кремль), и пригороды, или посады, образовавшиеся вокруг (или около) укрепленной части города, в которых работали ремесленники и шла торговля.

При феодальном укладе намного выросло производство железа, что имело большое значение для сельского хозяйства и ремесел. На Руси уже в VI в. начал использоваться сыродутный горн, с помощью которого методом прямого восстановления получали чистое железо. Первые доменные печи в России были построены во второй четверти XVII в. в районе Тулы и Каширы. Большое внимание на Руси было обращено на поиски месторождений руд и других полезных ископаемых. Известно, что уже Иван III направил в 1489 г. большую экспедицию в район р. Печоры для поиска руд. В период XVI–XVII вв. было открыто большое число рудных месторождений и началась разработка некоторых из них.

Художники, архитекторы и строители за время феодального строя создали выдающиеся памятники искусства. В X–XI вв. в Киеве были построены такие шедевры архитектуры, как Десятинная церковь, Софийский собор — главное церковное и общественное здание Киевской Руси, известное своими великолепными мозаиками и фресками, Золотые ворота, Киево-Печерский мужской монастырь, в дальнейшем (в XVI в.) получивший название лавры. К числу выдающихся архитектурных сооружений относятся также Софийский собор в Новгороде, сложенный в основном из камня, памятник древнерусского зодчества (XI в.), Успенский и Дмитриевский соборы во Владимире (XII в.), церковь Покрова на Нерли (XII в., выдающийся памятник владимиро-суздальской школы), храм Василия Блаженного в Москве, построенный в ознаменование покорения Казанского ханства (XVI в.) и многие другие. Широко известный выдающийся русский живописец Андрей Рублев (около 1360–1430 гг.), произведения которого отличаются высоким совершенством, создавал иконы и росписи соборов: Благовещенского в Московском Кремле (1405), Успенского во Владимире (1408), Троицкого в Троице-Сергиевой лавре (1425–1427) и др.

В XVII в. и особенно во время царствования Петра I происходило быстрое развитие ремесел (хотя в деревне жило не менее 95 % населения), появились мануфактуры, начали применяться водяные двигатели, росла внешняя торговля, формировалась торгово-промышленная буржуазия. В это же время увеличилось число грамотных, в основном в городах (хотя их было еще очень и очень мало); в 1687 г. в Москве была основана Славяно-греко-латинская академия — первое высшее общеобразовательное учебное заведение в России, в котором с 1731 г. учился великий русский ученый М. В. Ломоносов; в 1814 г. академия была преобразована в Московскую духовную академию и переведена в Троице-Сергиеву лавру (ныне г. Загорск).

В 1724 г. была основана Петербургская Академия наук, ставшая в мае 1917 г. Российской Академией наук, а с 27 июля 1925 г. Академией наук СССР. В 1755 г. был открыт первый в России Московский университет, носящий теперь имя М. В. Ломоносова — инициатора его основания.

Увеличилось печатание книг, особенно учебников, в числе которых была известная «Арифметика» Л. Ф. Магницкого.

Первый русский профессиональный публичный театр был открыт в Петербурге в 1756 г. Его основой явилась любительская труппа, созданная Ф. Г. Волковым в Ярославле в 1750 г. В 1757 г. была образована Академия художеств.

К этому же периоду относятся важные географические исследования. В их числе — сопровождавшееся составлением географических карт изучение Каспийского моря, Восточной Сибири, Камчатки. Большое значение имела Камчатская экспедиция, участие в которой приняли: офицер русского флота, датчанин по национальности, Беринг, достигший берегов Северной Америки, прошедший через названный впоследствии его именем пролив между Чукотским полуостровом и Аляской, открывший несколько Алеутских островов; помощник Беринга по экспедиции известный русский мореплаватель А. И. Чириков; двоюродные братья мореплаватели Д. Я. и X. П. Лаптевы, именем которых названо одно из морей Северного Ледовитого океана; русский полярный исследователь С. И. Челюскин, именем которого названа северная оконечность (мыс) полуострова Таймыр. Цепные географические открытия, описания и карты были сделаны исследователями Восточной Сибири и Дальнего Востока С. И. Дежневым, В. Д. Поярковым, Е. П. Хабаровым, С. У. Ремизовым и др.

В Закавказье, на территории современных республик Азербайджана, Армении и Грузии, феодальный строй установился приблизительно в середине 1-го тысячелетия н. э. Народам Закавказья приходилось вести почти непрерывную борьбу против иноземных нашествий (Персии, Византии, сельджуков^[62], Арабского халифата, тимуридов^[63], Турции и др.). Развитие культуры у народов Закавказья было относительно высоким.

Народы, жившие на территории современного Азербайджана, в III в. вели борьбу с захватчиками из Персии, в IV в. на земле Азербайджана происходили сражения между Персией и Римской империей, в VII–IX,вв. велась борьба с Арабским халифатом (в историю вошло антиарабское и антифеодальное восстание в первой половине IX в. под предводительством Бабека), в XI–XII вв, — с нашествием сельджуков. XII–XIII века — время подъема экономики феодального Азербайджана, время развития ремесел и торговли. В XI–XIII вв. завершилось формирование азербайджанской народности.

Крупным азербайджанским поэтом и мыслителем был Низами Гянджеви (приблизительно 1141–1209), произведения которого, написанные с большим искусством и отличающиеся глубиной мысли, имели широкое признание. Основным его сочинением является поэма «Хамсе» («Пятерица», иногда переводится «Пять сокровищ»), состоящая из пяти песен. Низами выступал против насилия и угнетения, средневековой религиозной схоластики, считал, что основой решения проблем должен быть разум, а не слепая вера. Однако, когда Низами рассматривал такие (для того времени основные) вопросы, как существование бога (высшего начала) и бессмертия, он приходил к заключению, что разум не может дать на них ответа. Таким образом, высоко оценивая значение разума, он считал, что разуму подвластно решение только того, что можно видеть и осязать. Отсюда его фатализм и покорность судьбе. Произведения Низами касались не только философских вопросов, но также астрономии и других областей естествознания, медицины, экономики.

В конце XIV в. Азербайджан подвергается нашествию Тимура. В последующие столетия, вплоть до присоединения Азербайджана к России (первая четверть XIX в.), азербайджанскому народу приходилось вести борьбу против иностранных захватчиков, главным образом из Персии и Турции. Несмотря на все это, в результате усилий народа, его творчества создавались величайшие материальные и духовные ценности. Известны многие писатели, философы, ученые в области естественных наук, врачи и архитекторы периода XIII–XV вв. Среди них поэты Зульфигар Ширвани, Авхеди Марагаи, Иззеддин Гасан-оглы, астроном и философ, основатель Марагинской обсерватории Насирэддин Туей и др. В XV в. были сооружены такие памятники архитектуры, как дворец Ширваншахов в Баку и Голубая мечеть в Тебризе. В XVI в. в Азербайджане жил и работал крупный поэт и мыслитель Мухаммед Физули (1502–1562), воспроизведший учения более ранних философов, особенно древнегреческих, и выступавший против несправедливостей существовавшего общественного строя и чужеземного гнета, за свободу человеческой личности. Философские взгляды Физули в основном отвечали широко распространенному тогда идеалистическому мировоззрению.

На территории современной Армении размещался один из наиболее древних центров цивилизации. Установлено, что найденные здесь следы человека относятся к нижнему палеолиту^[64], Армянское нагорье является также местом раннего возникновения земледелия, скотоводства и позднее производства металла. В долинах Армянского нагорья пашенное земледелие, виноградарство и виноделие получили широкое развитие уже в VII–VI вв. до н. э. Раскопками поселения Техут вблизи Эчмиадзина обнаружено, что еще в 5—4-м тысячелетии до н. э. здесь размещался центр производства меди. Ереван — один из древнейших городов мира, в 1968 г. отмечалось его 2750-летие. Уже в V в. до н. э. на Вавилонской карте мира обозначена страна под названием Армения. В III в. до н. э. возникла Армения Великая, объединившая армянские земли, управлявшаяся правителем Арташесом и достигшая наибольшего могущества в I в. до и. э.

На долю армянского народа выпали тяжелые испытания. Он боролся за свою независимость с Древним Римом, Византией, Персией, Арабским халифатом, нашествием сельджуков, монголо-татарскими войсками и войсками Тимура, Османской Турцией. В 1828 г. Восточная Армения была присоединена к России.

Еще до новой эры, в период, когда в Армении существовал рабовладельческий строй и пользовались признанием древнегреческие философы, на ее земле возникла своя философия и культура, было положено начало развитию естественных наук. Одним из первых свидетельств этого явилось создание сначала лунного, а затем солнечного календаря в V в. до н. э. Однако гораздо лучше известны труды армянских мыслителей, относящихся ко времени установления в Армении феодального строя, IV в. н. э. и последующим столетиям.

Следует заметить, что в Армении христианство стало господствующей религией в самом начале IV в., в Грузии — в III–IV вв.; напомним, что в Древнем Риме христианство стало господствующей религией в IV в., а на Руси — в конце X в.

Большим событием в истории пауки и культуры армянского народа было создание и введение в начале V в. армянского алфавита. Выдающаяся роль в этом важном деле принадлежала ученому-просветителю Месропу Маштоцу (361–440).

В V в. жил и работал писатель и философ, создатель древнеармянского литературного языка Езник Кохбеци, отобразивший в своих произведениях борьбу армянского народа против завоевателей — Персии и Византии. Конец V — первая половина VI в. — время жизни армянского философа Давида Анахта, прозванного Непобедимым, который получил образование в Александрии и Афинах. Большое влияние на него оказали сочинения Платона, Аристотеля и Пифагора. По своим философским воззрениям Давид Анахт ближе идеалистам. Он считал, что все в мире создано богом. Но в то же время он утверждал, что объекты внешнего мира, тела и явления существуют реально и их можно познать. Вообще, когда речь шла о явлениях природы, его взгляды имели материалистический характер. Труды Давида Анахта, главным из которых является «Определение философии», были по своему существу светскими (что в период зрелого развития феодализма случалось не так уж часто) и рационалистическими.

Одним из первых армянских философов-естествоиспытателей был Ананий Ширакаци, деятельность которого относится к середине VII в. Как и многие древнегреческие мыслители, он считал, что все существующее в мире происходит из четырех элементов: огня, воздуха, воды и земли. Все тела и живые существа, утверждал Ананий Щиракаци, не что иное, как вполне определенное сочетание этих элементов. В его сочинениях можно усмотреть диалектический образ мышления: Вселенную он рассматривал как нечто единое, ее части — взаимосвязанными; в природе, по Ананию Ширакаци, происходит непрерывное возникновение и уничтожение составляющих ее тел, и этот процесс является основным свойством природы; возникновение есть начало уничтожения, а уничтожение, в свою очередь, начало возникновения, это неумирающее противоречие делает природу вечной. Ананий Ширакаци более всего занимался математикой, астрономией и географией. Им написан первый учебник арифметики на армянском языке.

В борьбе против Арабского халифата (VII–IX вв.) был создан армянский героический эпос «Сасунци Давид» («Давид Сасунский»), который повествует о том, как народ горного района Сасун во главе с Овнаном Хугеци разгромил арабское войско и освободил г. Муш. Давид Сасунский — собирательная фигура, в которой воплощены смелость, богатырская сила, ненависть к поработителям, преданность интересам своего народа.

Известный армянский философ-естествоиспытатель, богослов и поэт Ованес Имастасер (приблизительно 1045–1129 гг.) провел большую работу по переводу на армянский язык произведений ряда античных и средневековых ученых, в том числе Аристотеля и Евклида. Он был также основателем высшей школы в г. Ани, бывшем в то время столицей Армении. Выдающимися врачами являлись Григор Магистр (X–XI вв.), Мхитар Гераци (XII в.), Амирдовлат Амасиаци (XV в.).

Армянский мыслитель Мхитар Гош (приблизительно 1133–1213 гг.) известен более всего написанными им баснями, имеющими социальный характер, и «Судебником», представляющим собой сборник законов армянского права. Философ Ованес Воротнеци (1315–1386), являвшийся также педагогом, политическим и церковным деятелем, был последователем Аристотеля; он утверждал, что реальный, хотя и созданный богом мир существует но своим законам, вне зависимости от восприятия его человеком; точка зрения человека, ее правильность или ошибочность проверяется и устанавливается только реальной жизнью. Ученик Ованеса Воротнеци, также философ, педагог и церковный деятель, Григор Татеваци (1346–1409) разделял позицию своего учителя; принимая существование бога, он тем не менее полагал, что мир находится в бесконечном развитии, в бесконечном движении.

В XVIII в. заметным влиянием пользовались индийские армяне, общественные деятели и просветители. Шаамирян Шаамир (1723–1798) — учредитель армянской колонии в Индии (г. Мадрас), руководитель кружка просветителей и основатель типографии, автор проекта конституции независимой Армении, в котором предусматривались отмена сословного деления, равенство всех людей перед законом, свобода слова, отделение церкви от государства, неприкосновенность частной собственности. Шаамирян был сторонником вооруженного восстания против иностранных поработителей. Иосиф Эмин (1726–1809) был борцом за освобождение армянского народа от иностранного гнета, сторонником создания объединенного армяно-грузинского государства под протекторатом России. Вместе с Эмином борьбу против иностранных захватчиков вел Мавсес Баграмян, им была написана история Армении под названием «Новая книга».

Армянские архитекторы и строители создали прекрасные сооружения. В их числе церковь Рипсиме в Эчмиадзине (VII в.), замок Тигнис (IX–X вв.), церковь Саркиса в Хцконке (XI в.), монастырь Санаин (X–XIII вв.), церковь Георгия и Мугни (XVII в.).

Территория современной Грузинской ССР, как, видимо, и всего Закавказья, являлась одним из мест формирования первобытного человека и развития начальных ступеней человеческого общества. Археологами найдены изделия, изготовленные в начале каменного века (нижнем палеолите). Земледелие, скотоводство и затем металлургия бронзы получили здесь раннее развитие. Во второй половине 2-го и начале 1-тысячелетия до н. э. многочисленные изделия из бронзы достигли высокого совершенства как с технической, так и с художественной стороны. Это было время наивысшего подъема металлургии бронзы в Грузии. Металлургия железа имела здесь свое начало в конце 2-го тысячелетия до н. э. и достигла высокого по тому времени уровня развития в IX–VII вв. до и. э.

Развитие Грузии, как и других пародов Закавказья, протекало в борьбе с иноземными захватчиками. Киммерийцы^[65] и скифы^[66], Древний Рим и Персия, Арабский халифат и Византия, нашествия монголо-татар и Тимура, Турция — вот неполный перечень племен и государств, покушавшихся на независимость Грузии. Грузинский народ героически боролся против местных угнетателей и иностранных завоевателей. Может быть, крупнейшее в истории Грузии народное восстание (против персидского ига) вспыхнуло в 1625 г. во главе с Георгием Саакадзе. Г. Саакадзе, Великий моурави^[67] (приблизительно 1580–1629 гг.), — выдающийся грузинский политический деятель и полководец, сторонник объединения и независимости Грузии.

Взаимосвязи грузин с восточными славянами, начало которым было положено, по-видимому, в X–XI вв., приняли в XII в. более регулярный характер. В это время между Грузией и Киевской Русью установились политические, экономические и культурные связи. Известен, в частности, такой интересный факт: в создании мозаики в Киево-Печерской лавре участвовали грузинские мастера. Связи Грузии с Россией росли. В 1801 г. Восточная Грузия была присоединена к России; в период до 1864 г. к России была присоединена и Западная Грузия. Хотя в Грузии царским правительством России был установлен фактически колониальный режим, тем не менее Турция и Персия вынуждены были отказаться от своих притязаний на захват ее территорий, и экономическое развитие Грузии стало более успешным.

Становление в Грузии феодального общественного строя и принятие в качестве официальной религии христианства привело к возникновению средневекового мировоззрения — схоластики. Однако с самого начала по отношению к схоластике существовала довольно сильная оппозиция в лице как своих, грузинских философов, так и древнегреческих мыслителей. Сочинения древнегреческих философов-естествоиспытателей, особенно Аристотеля и Платона, пользовались известностью в Грузии.

Проникновению сочинений древнегреческих мыслителей в Грузию во многом способствовал философ Иоанэ Петрици (приблизительно 1055–1130 гг.), получивший образование в Византии и переведший на грузинский язык сочинения Аристотеля, неоплатоника Прокла Диадоха^[68] и некоторых других.

Знаменитый грузинский поэт Шота Руставели (XII в., годы рождения и смерти неизвестны), о жизни которого сохранилось очень мало сведений, учился в Греции, пользовался большим влиянием при дворе царицы Тамары — представительницы династии Багратионов. Ш. Руставели написал одну из величайших поэм мировой литературы — «Витязь в тигровой шкуре»^[69], посвященную им Тамаре. В этой поэме, весьма совершенный перевод которой на русский язык сделан К. Д. Бальмонтом, Ш. Руставели в великолепной литературной форме провозгласил свободу личности, равенство между мужчиной и женщиной, общественное назначение литературы, воспел патриотизм, товарищество, разум и чистую любовь, осудил рабское примирение с судьбой. Эта замечательная поэма содержит прогрессивные философские идеи того времени, показывает различные стороны феодальных и зарождавшихся торгово-капиталистических отношений. Одним словом, она является великим литературным памятником. Руставели был родоначальником нового грузинского литературного языка. В поэме «Витязь в барсовой шкуре» даны классические образцы одного из основных стихотворных размеров грузинской поэзии — шайри.

Важным событием XII в. было создание «Картлис цхворебы» — сборника древнегрузинских исторических сочинений. В XVIII в. по инициативе Вахтанга VI была создана так называемая Комиссия ученых мужей, которая отредактировала и продолжила сборник «Картлис цхвореба» вплоть до XVIII в.

Крупными философами Грузии XVII–XVIII вв. были С. Орбелиани и А. Багратионы. Первый из них — С. Орбелиани был ученым, писателем и политическим деятелем, сторонником сближения Грузии с Россией; он написал книгу «Мудрость вымысла», направленную против пороков грузинского феодального общества; им же был составлен «Словарь грузинского языка», в котором даны толкования основных философских понятий. Деятельность А. Багратиони относилась к области естественных наук (физики), логики и этики.

Давид Гурамишвили (1705–1792) был известным грузинским поэтом (наиболее популярны его поэмы «Беды Грузии», «Пастух Кацвия» и лирика), произведения которого, написанные в народной форме, проникнутые гуманизмом, оказали большое влияние на развитие литературы Грузии. В своих сочинениях он призывал развивать дружбу между грузинским и русским народами.

О развитии науки дофеодального и особенно феодального исторических периодов свидетельствуют успехи Грузии в производственной области, особенно в металлургии и изготовлении различных изделий из металла, производстве стекла и изделий из него, в керамике и производстве красителей, в строительстве (в частности, ирригационном) и архитектуре, в полеводстве, виноградарстве и виноделии.

В Грузии сохранились замечательные памятники архитектуры. В их числе: Болнисский сион (478–493; храм, приблизительно в 70 км юго-западнее Тбилиси)^[70], храм Джвари (586–604, построен на вершине холма у слияния рек Куры и Арагви, близ г. Мцхеты), церковь Кве-лацминда в Гурджаани (VIII–IX вв.), патриарший собор Светицховели в Мцхете (1010–1029) и др.

Возникновение феодального общественного строя у народов Средней Азии, на территории которой теперь располагаются Узбекская ССР, Таджикская ССР, Туркменская ССР и Киргизская ССР, относится к V–VIII вв, н. э. — ко времени, когда рабовладельческое общество пришло в состояние упадка. В Средней Азии так же, как на Руси и в Закавказье, развитию феодального строя большим препятствием было монгольское нашествие XIII в. Положение осложнялось тем, что воссозданию хозяйственной основы мешали продолжающиеся иноземные нашествия и междоусобные войны. Все это помешало образованию стабильного централизованного среднеазиатского феодального государства.

В VIII в. Средняя Азия была захвачена Арабским халифатом; именно в это время главной религией народов Средней Азии стал ислам. Борьба с Арабским халифатом продолжалась целое столетие, вплоть до его распада, что произошло в IX в. Особенно большой размах приняло антиарабское и антифеодальное народное восстание (870–880) под руководством Муканны.

VI–XII века были временем экономического подъема в Средней Азии. Что касается государственного устройства, то в этот период господствовали различные династии и государства: тахириды (821–873), Саманиды (875–999, столица Бухара), газневиды (X–XII вв.), государство Хорезм и др. В VIII–XII вв. в Средней Азии жили замечательные ученые, мыслители и поэты (многие из них все эти качества соединяли в одном лице), слава которых пережила века. Нельзя не остановиться па жизни и деятельности хотя бы некоторых из них.

Мухаммед бен Муса аль-Хорезми (783 — около 850 гг.) — выдающийся среднеазиатский ученый, один из наиболее крупных математиков, занимавшийся также астрономией и географией; родился в Хиве (ныне районный центр Хорезмской области Узбекской ССР). Сочинение Хорезми «Книга о восстановлении и противопоставлении», являющееся, вероятно, его наиболее важным научным трудом, касается вопросов алгебры. Одного этого сочинения было бы достаточно, чтобы имя его автора стало бессмертным. В нем Хорезми впервые в истории рассматривает алгебру как самостоятельную отрасль математики, приводит правила действий с алгебраическими величинами и решения уравнений первой и второй степени. Само название алгебра, появившееся позднее, происходит от арабского аль джебр, что означает в книге Хорезми перенесение членов уравнения с одной стороны от символа равенства на другую с изменением их знака. Интересно отметить, что часто употребляемый в настоящее время термин «алгоритм»^[71] представляет собой не что иное, как латинизированную фамилию Хорезми — Algorithmi. Таким образом, и этим путем имя Хорезми вошло в историю. Его сочинение «Книга о восстановлении и противопоставь лении», будучи переведенным в XII в. на латинский язык, являлось долгое время основным руководством по изучению алгебры.

Другое математическое сочинение Хорезми носило название «Об индийском счете» и было посвящено, как это видно из заглавия, индийской системе счисления. Это сочинение также было переведено в XII в. на латинский язык и дало европейским читателям возможность познакомиться с индийской математикой.

Главный астрономический труд Хорезми — «Астрономические таблицы», его также называют «Зидж». В нем излагаются элементы тригонометрии, дается описание движения Солнца и планет Солнечной системы (при этом Хорезми исходит из геоцентрической системы Птолемея), говорится о различных календарях. Представляет интерес и другое, прямо связанное с астрономией сочинение Хорезми — «Построение астролябии». Известно также географическое сочинение Хорезми «Изображение земли».

Абу Абдаллах Джафар Рудаки (около 860–941 гг.), о жизни которого дошло до нашего времени не так уж много сведений, — таджикский и персидский поэт, музыкант и певец, один из родоначальников поэзии на фарси^[72]. По преданию, был слепым. Родился в сел. Панджрудак (ныне Таджикская ССР), там же и умер, получил хорошее образование, владел арабским языком. К сожалению, сохранилась лишь относительно малая часть его литературных, поэтических произведений: около тысячи двустиший, являющихся основной формой поэзии Рудаки, приблизительно 40 рубаи^[73], касыда^[74] «Мать вина» и немногое другое. Поэзия Рудаки отличается высоким литературным совершенством, она лаконична, проста, доступна, в ней слышна вера в человека, в его разум, звучит призыв к добродетели и знанию.

Абулыгасим Фирдоуси (около 940—1020 или— 1030 гг.) — персидский и таджикский поэт; прославился главным образом поэмой «Шахнаме», над которой он работал около тридцати лет. Начало ее созданию было положено Дакики, написавшим некоторые главы «Шахнаме», включенные в дальнейшем Фирдоуси в окончательный текст поэмы. «Шахнаме» часто называют эпопеей. Действительно, это произведение является выдающимся мировым, литературным памятником, представляет собой национальный эпос персов и таджиков. Оно пользовалось огромной популярностью, переведено на многие языки, в том числе и на русский (среди переводчиков на русский язык был В. А. Жуковский). Поэма имеет большой объем, состоит примерно из 55 тысяч бейтов (двустиший) и условно делится на три части: мифологическую, героическую и историческую; последняя начинается с Александра Македонского. Литературный стиль Фирдоуси лаконичен и выразителен. Взгляды Фирдоуси, нашедшие выражение в поэме, ясно характеризуются тем, что султан Махмуд Газневид, которому Фирдоуси преподнес поэму, не только никак не оплатил тридцатилетний труд автора, по весьма отрицательно оцепил подарок. Объяснение просто: взгляды, изложенные Фирдоуси в поэме, противоречили деспотическим, захватническим устремлениям султана.

Выдающийся среднеазиатский ученый Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед алъ-Бируни (973 — около 1050 гг.) родился в г. Кяте, древней столице Хорезма, называющемся теперь г. Бируни и являющемся районным центром Хорезмской области Узбекской ССР. Являясь ученым-энциклопедистом (в сферу его интересов входили вопросы астрономии и математики, физики и ботаники, географии, геологии и минералогии, этнографии и истории), Бируни — человек с передовыми для его времени взглядами. Он, в частности, был противником всего, что вело к вражде между народами, скептически относился к религиозным суевериям.

Бируни занимался астрономией и математикой. Ему, в частности, принадлежит разработка тригонометрического метода определения географической долготы (близкого к современному, так называемому триангуляционному геодезическому методу), определение длины окружности Земли. Бируни, по-видимому, первый на Среднем Востоке высказался в пользу гелиоцентрической системы. Ему также принадлежит разработка ряда астрономических приборов и проведение наблюдений, большой труд по географическому и геометрическому изучению Средней Азии (изучениютопографии Средней Азии), измерение (удивительно точное для его времени) удельных весов многих минералов, объяснение происхождения и устройства артезианских колодцев по принципу сообщающихся сосудов. Интересные материалы получены им в результате поездки в Индию. Бируни составил весьма точное описание Индии и создал лучший средневековый трактат по индийским числам.

Абу Али Хусейн ибн Абдаллах Ибн Сына (латинизированное Авиценна, около 980—1037 гг.) — один из крупнейших мыслителей Среднего Востока феодального периода, философ, ученый, естествоиспытатель, врач и писатель; родился в сел. Афшана недалеко от Бухары, жил на территории Средней Азии и Ирана, скитаясь от двора одного правителя ко двору другого, безуспешно пытался найти прибежище, где бы его талант и знания могли быть оценены по достоинству. Ибн Сина оставил глубокий след во всем, к чему бы он ни прикасался. И все же, вероятно, не будет ошибкой сказать, что наибольший вклад Ибн Сина внес в медицину. Его основным трудом в этой области был «Канон врачебной науки» — сочинение, обобщившее опыт Древней Греции, Древнего Рима, Индии и Средней Азии в области медицины, многократно переводившееся на латинский (около 30 раз) и на другие языки мира. «Канон» стал учебником по медицине в европейских университетах; вплоть до 1650 г. он использовался в школах Лувена и Монпелье и еще долгое время оставался главным медицинским руководством в мусульманских странах. В этом и других медицинских трудах Ибн Сины изложены основы анатомии человека, описаны симптомы различных болезней, рассмотрены причины их возникновения и способы лечения. Некоторые авторы полагают даже, что Ибн Сина считал причиной возникновения (распространения) инфекционных заболеваний некие невидимые возбудители, передающиеся с водой и воздухом. В области естественных наук Ибн Сина отдавал приоритет эксперименту и считал также ценными только те науки, которые создают основу для практического использования.

По своим философским взглядам Ибн Сина был дуалистом: он считал, что мир вечен и что все тела в нем состоят из материи; в то же время он допускал существование высшего начала, бога, а материю рассматривал, как говорят философы, в качестве «субъекта возможности». Иными словами, материя, по Ибн Сине, хотя и есть «нечто первичное, не возникающее и не исчезающее»^[75], но все же не более чем возможность существования реального мира. Все это очень похоже на взгляды Аристотеля. Действительно, Ибн Сина как философ считается в значительной мере последователем Аристотеля и Платона. Существенно отметить, что Ибн Сина полагал вполне допустимыми вооруженные (насильственные) средства борьбы против несправедливого, жестокого правления.

Как писатель Ибн Сина известен своими стихотворениями, в основном в форме рубаи, из которых сохранилось, к сожалению, немного, и философскими повестями. Стихи Ибн Сины весьма совершенны по форме. Ибн Сина был также большим знатоком литературы, им написаны комментарии к «Поэтике» Аристотеля, а также другие теоретические литературные сочинения.

Гиясаддин Абулъ Фатх ибн Ибрахим Омар Хайям (приблизительно 1048–1123 гг.) — среднеазиатский поэт, философ и математик; родился и умер в центре района орошаемого земледелия — сел. Нишапур на северо-востоке Персии (вблизи Нишапура находится его гробница), жил в Персии и Средней Азии (в Самарканде, Исфахане и других городах). Нельзя не согласиться, по нашему мнению, с Ш. Шамухамедовым, который пишет об Омаре Хайяме: «Его биография мало отличается от типичной биографии ученого, стремительно поднятого на вершину служебной лестницы при одних правителях, интересы которых совпадают с его научными познаниями, и терпящего тяготы, опалу, когда на смену приходят другие правители»^[76]. Действительно, в жизни Омара Хайяма были взлеты и падения. Более всего он известен как автор четверостиший — рубаи, принесших ему поистине мировую славу. Рубаи Омара Хайяма действительно написаны превосходно. Чтобы убедиться в этом, надо их прочесть. В его стихах страстный призыв к свободе, протест против лицемерия и ханжества, отрицание загробной жизни и религиозных догматов, явная симпатия к гуляке-вольнодумцу.

Приводим несколько четверостиший Омара Хайяма:

Ловушки, ямы па моем пути —

Их бог расставил и велел идти.

И все предвидел. И меня оставил.

И судит! Тот, кто не хотел спасти!

Я утро каждое спешу скорей в кабак

В сопровождении товарищей — гуляк.

Коль хочешь, господи, сдружить меня с молитвой,

Мне веру подари, святой податель благ!

Из приведенных четверостиший очевидно отношение Омара Хайяма к религии. Приведем еще одно четверостишие:

Несовместимых мы всегда полны желаний.

В одной руке бокал, другая — на коране.

И так вот мы живем под сводом голубым,

Полубезбожники и полумусульмане.

Стихи Омара Хайяма дают представление о его жизненной позиции. Так, например:

Если мельницу, баню, роскошный дворец

Получает в подарок дурак и подлец,

А достойный идет в кабалу из-за хлеба —

Мне плевать на твою справедливость, творец!

Или:

Лучше впасть в нищету, голодать или красть,

Чем в число блюдолизов презренных попасть.

Лучше кости глодать, чем прельститься сластями

За столом у мерзавцев, имеющих власть.

Дошедшие до нашего времени сочинения Омара Хайяма в области математики: «Комментарии к трудным постулатам книги Евклида» и «О доказательствах задач алгебры и алмукабелы», а также «Об искусстве определения количества золота и серебра в состоящем из них теле» (рассмотрен упомянутый выше метод Архимеда) — позволяют судить, что Омар Хайям был крупным ученым — математиком и естествоиспытателем. По своим философским взглядам он был последователем Аристотеля.

Мухаммед Тарагай Улугбек (1394–1449), внук Тимура, прославил свое имя работами в области астрономии и математики. Приблизительно в 1430 г. им была создана вблизи Самарканда весьма совершенная по тому времени обсерватория, для работы в которой были привлечены многие крупные ученые из различных стран. Оснащение обсерватории уникальными приборами позволило Улугбеку произвести чрезвычайно точные (опять-таки для того времени) измерения. Только знаменитый датский астроном Тихо Браге спустя примерно полтора столетия сумел сделать столь же точные наблюдения. Основные итоги работы Улугбека — каталог звезд, планетные таблицы и ряд других важных для развития астрономии результатов, наблюдений и расчетов. Главный труд — «Новые астрономические таблицы». Кроме астрономии и математики, Улугбек интересовался историей и поэзией.

Шахрух, отец Улугбека, был главой династии Тимуридов. Во время его правления, в 1409 г., Улугбек стал правителем Самарканда, а после смерти отца, в 1447 г., — главой династии. Однако научная и просветительская деятельность Улугбека пришлась не по вкусу реакционным феодалам, церкви и его сыну Абдуллатифу. В 1449 г. Улугбек был убит, а его обсерватория разрушена. На месте обсерватории теперь функционирует музей Улугбека. Его именем назван поселок, расположенный в 10 км от Ташкента; в нем находится Институт ядерной физики Академии наук Узбекской ССР.

Поэт, мыслитель и государственный деятель Алишер Навои Низамаддин Мир Алишер (1441–1501) родился в г. Герате, основанном, по-видимому, Александром Македонским и расположенном на территории Афганистана; получил образование в Герате, Мешхеде (Персия) и Самарканде. Славу Навои составили его стихотворные произведения. Он начал писать с детских лет (уже в возрасте 15 лет был хорошо известен как поэт), писал на двух языках: староузбекском тюрки и фарси. Наибольшей известностью из поэтических произведений Навои пользуется поэма «Пятерица», включающая пять глав. Образ одного из главных героев поэмы Фархада стал воплощением смелости, правды и справедливости. В поэме выведен и образ идеального правителя, мудреца Искандера. Широко известны сборники стихов «Сокровища мыслей» и «Диван Фани», а также аллегорическая поэма «Язык птиц».

Приведем здесь несколько четверостиший Алишера Навои:

Когда корысть звучит в словах, не верь

Ни лести женщины, ни проискам мужчины.

И в собеседнике цени не сан, а речь:

Неважно, кто сказал, важны причины.

Скажу тебе: средь выродков земных

В особенности три породы гадки —

Безмозглый шах, скупой богач,

Ученый муж, на деньги падкий.

Ты благороден, ты мудрец-подвижник,

В умах людей ты будишь мятежи.

Ты бесподобен! В паре полустиший

Я о тебе сказал четыре лжи.

Венец приносит много неудобства:

Ведь ум слабеет, сжат со всех сторон.

Поменьше бы венцов над головами,

Не исключая царственных корон!

Алишер Навои был убежденным гуманистом, выступал против произвола и насилия, глупости и лжи. Это видно и из приведенных нами стихотворений. Навои известен также как литературовед, историк и философ. Его имя носит современный промышленный, научный и культурный центр — г. Навои Бухарской области Узбекской ССР.

Известный туркменский поэт и мыслитель Махтумкули (приблизительно 1730–1780 гг., литературное имя Фраги) выступал за объединение туркменских племен, против иноземных нашествий, внутреннего социального гнета и реакционного духовенства. Приведем несколько его четверостиший:

Блажен, кто братьям служит благостыней,

Кто чистой правды ищет и в пустыне.

Одежда кривды не к лицу мужчине,

И ради шуток вздора не болтай.

Взойдя и на высокие ступени,

Не отдавай нелепых повелений,

Не отвергай благоразумных мнений

И суть свою в сравнении познай.

По следу льва идет его наследник,

Он никогда не будет из последних.

Сын тунеядца — трус и привередник,

Среди народа сына воспитай.

Глава третья Начало современной науки

Эпоха возрождения

XVI–XVII века имеют особое значение в истории науки — это время рождения современной науки, у колыбели которой среди многих стояли и такие великие ученые, как Галилео Галилей и Исаак Ньютон. Как говорят А. Эйнштейн и Л. Инфельд, «переход от аристотелева образа мышления к галилееву положил самый важный краеугольный камень в обоснование науки. Прорыв был сделан, линия дальнейшего развития была ясна»^[77].

В этой главе будет подробно сказано о возникновении современной науки, о творчестве поистине корифеев науки — Галилея и Ньютона. Но мы хотим предпослать этому краткий рассказ об эпохе Возрождения, о работах ученых, бывших непосредственными предшественниками Галилея и Ньютона.

Эпоха Возрождения — период времени (главным образом XV–XVI вв.), когда старую, средневековую культуру стран Западной и Центральной Европы сменила новая культура, с новыми, присущими ей чертами: гуманизмом, восстановлением интереса к античности, возрождением античных ценностей (отсюда и название эпохи), отрицанием схоластики, верой в возможности человека, человеческий разум.

Эпоха Возрождения — это время развития внутри феодального строя капиталистических отношений, как бы первая фаза перехода от феодализма к капитализму. В это время необычайно быстрое и плодотворное развитие получили живопись, скульптура, архитектура, литература. Эпоха Возрождения ранее всего наступила (XIV в.) и, вероятно, наиболее ярко проявилась в Италии.

Уже на рубеже XIII–XIV вв. жил и работал великий итальянский поэт Данте Алигьери (1265–1321), сделавший больше, чем кто-либо другой, в создании итальянского литературного языка. Главным произведением Данте, в котором наиболее ярко выразился его талант, является состоящая из трех частей поэма «Божественная комедия», в которой описывается его воображаемое путешествие по аду, чистилищу и раю. Автор чувствовал приближение нового времени, и это нашло отражение в поэме. Данте, по словам Ф. Энгельса, был последний поэт средневековья и вместе с тем первый поэт нового времени. Данте занимался также философией и политической деятельностью.

Эпохе Возрождения принадлежат и такие великие писатели, как Франсуа Рабле (1494–1553), создавший энциклопедический памятник культуры — пятитомный роман «Гаргантюа и Пантагрюэль», Уильям Шекспир (1564–1616), бессмертные драматические произведения которого завладели театрами всех стран мира, Мигель де Сервантес Сааведра (1547–1616) — автор всемирно известного романа «Дон Кихот». Идеи эпохи воплотили в себе произведения Петрарки, Ариосто, Эразма Роттердамского и др.

Изобразительное искусство — живопись и скульптура, — получившее столь блестящее развитие в эпоху Возрождения, отличали от искусства средних веков реалистичность, жизнелюбие, классическая завершенность. Даже полотна религиозного содержания начали приобретать земной, жизненный облик. Так, Флоренция — один из городов, где было положено начало архитектуре итальянского Возрождения, в которой все большее место начали занимать светские сооружения. Новые тенденции развития живописи, скульптуры и архитектуры постепенно распространялись по всей Италии, а затем в других странах.

Леонардо да Винчи (1452–1519) — личность в истории человечества совершенно необыкновенная. Трудно найти другого человека, который был бы живописцем, скульптором, архитектором, ученым и инженером. И хотя во всех этих областях Леонардо проявил свой огромный талант, все же можно выделить одну из них, а именно живопись. Здесь он достиг особого успеха. Нет необходимости в подтверждении сказанного — это общеизвестно. Напомним только некоторые произведения, принадлежащие его кисти. Полотно «Мадонна в скалах» (1483–1494), роспись «Тайная вечеря» (1495–1497), портрет Моны Лизы (так называемая «Джоконда», приблизительно 1503 г.) — все это шедевры европейского изобразительного искусства. Леонардо был не только гениальным художником, он занимался и теорией искусства. Уже после его смерти была опубликована книга «Трактат о живописи», составленный его учеником Мельци на основании оставленных Леонардо да Винчи рукописей и записок и пользовавшийся в кругах художников широкой известностью.

Круг научных и инженерных интересов Леонардо да Винчи был чрезвычайно широк. Он занимался математикой и механикой, которую называл раем для математиков, физикой (в частности, оптикой) и астрономией, гидравликой и геологией, ботаникой, анатомией и физиологией человека и животных. Как видно из этого перечня, многие направления научных занятий Леонардо да Винчи были полезны ему как художнику. Он проявлял большой интерес к инженерной деятельности: конструировал летательные аппараты, разработал проекты устройств, напоминающие геликоптер и парашют, проекты гидротехнических сооружений и большого числа различных машин (ткацких и металлообрабатывающих станков, печатающих, деревообрабатывающих и землеройных машин). Леонардо да Винчи занимал даже должность военного инженера в Милане. Огромный талант позволил ему сделать обогатившие науку наблюдения и высказать проницательные догадки.

К сожалению, научные труды Леонардо да Винчи сколько-нибудь широко стали известны только во второй половине XIX в. (с этого времени, т. е. спустя примерно 350 лет после написания, началась их публикация), и поэтому они практически не повлияли (или в лучшем случае очень мало повлияли) на развитие естествознания и техники. Естественно научные и инженерные труды Леонардо да Винчи еще раз позволили убедиться в гениальности этого замечательного человека.

Интересно отметить, что Леонардо да Винчи очень высоко ставил значение опыта в науке и технике, считал весьма важным соединение теории с практикой. Ему принадлежат слова: «Увлекающийся практикой без науки — словно кормчий, ступающий на корабль без руля и компаса; он никогда не уверен, куда плывет… и железо ржавеет, не находя себе применения… а ум человека, не находя себе применения, чахнет»^[78].

Эпоха Возрождения дала человечеству замечательные памятники живописи, скульптуры и архитектуры. В числе великих мастеров Возрождения — итальянский живописец и архитектор Рафаэль Сати (1483–1520); итальянский скульптор, живописец, архитектор и поэт Микеланджело Буонарроти (1475–1564); итальянские живописцы Тициан Вечеллио (р. около 1477 — ум. 1576 г.), Веронезе Паоло (1528–1588), Тинторетто Якопо (1518–1594); голландские живописцы Ян ван Эйк (около 1390–1441 гг.), ван дер Вейден Рогир (около 1400–1464 гг.), Брейгель Питер (около 1525–1568 гг.); фламандский живописец и скульптор Пауэл Рубенс Питер (1577–1640); немецкий живописец Дюрер Альбрехт (1471–1528); французские живописцы Фуке Жан (приблизительно 1420–1481 гг.), известный скульптор Гужон Жан (приблизительно 1510–1568 гг.), Клуэ Франсуа (приблизительно 1505–1527 гг.) и др.

Рассматривая достижения пауки догалилеевского периода эпохи Возрождения, прежде всего необходимо назвать польского ученого-астронома, основателя гелиоцентрической системы мира Николая Коперника (1473–1543). Коперник родился в г. Торунь (Польша), куда его семья переселилась из Кракова. Он учился сначала в Краковском университете, а затем в итальянских университетах Болоньи, Падуи и Феррары. В университетах Кракова и Болоньи Коперник получил хорошую подготовку по астрономии. После этого в Надуанском университете он в течение двух лет изучал медицинские науки, в Падуе и Ферраре — завершил юридическое образование. Из сказанного видно, что Коперник был не только крупнейшим астрономом, но также математиком, врачом и юристом, владел греческим языком, сделал ряд переводов с греческого на латинский язык. Свыше 20 лет провел Коперник в г. Фрауэнбурге (теперь г. Фромборк, Польша), занимая должность каноника^[79]. В это время он жил в одной из башен окружавшей собор стены. Там же он создал свою обсерваторию. В этом городе Коперник и умер.

Основным делом всей жизни Коперника была астрономия. Он пришел к заключению, что гипотеза о геоцентрической системе мира, принятая Птолемеем, является весьма сомнительной. Действительно, если исходить из того, что Земля является неподвижной, а все остальные небесные тела нашей планетной системы, включая Солнце, вращаются вокруг нее, то орбиты, но которым движутся планеты, неизбежно получаются (конечно, с учетом астрономических наблюдений) чрезвычайно сложными. Поэтому Гиппарху^[80] и позднее Птолемею пришлось ввести и использовать специальные понятия деферента планеты и эпицикла. Под деферентом планеты понималась вспомогательная окружность, в центре которой находится Земля и по которой обращается не данная планета, а центр другой вспомогательной окружности — эпицикла, именно по которой движется данная планета. Так как траектории движения планет относительно Земли при принятой геоцентрической системе получаются, как ужо сказано, чрезвычайно сложными, то для лучшего совпадения расчетных данных с астрономическими наблюдениями приходилось вводить не один, а несколько эпициклов для каждой планеты. При этом предполагалось, что центр каждого последующего эпицикла движется по окружности предыдущего (эпицикла), а планета — по последнему из них. Именно такого рода сложные и, по существу, абстрактные, чисто математические задачи решались астрономами на протяжении более тысячелетия.

Для нас нет необходимости сколько-нибудь подробно знакомиться с этими расчетами. Принятие концепции гелиоцентрической системы мира резко упростило небесную механику, утвердило представление о том, что Земля, подобно другим планетам солнечной системы, обращается вокруг Солнца, являющегося центральным телом планетной системы; простое объяснение получили сложные траектории планет, видимые с Земли, как результат наблюдения движения планет и движущейся Земли. Было установлено, что Земля отнюдь не является исключительным небесным телом. Был нанесен сильнейший удар по антропоцентризму^[81] и религиозным легендам. Геоцентрическая система Птолемея была отвергнута.

В этом главная роль принадлежит Копернику. Его сочинение «Об обращениях небесных сфер», опубликованное незадолго до его смерти в 1543 г., явилось основой утверждения гелиоцентрической системы мира. «В середине всех этих орбит (имеются в виду орбиты планет Солнечной системы, — В. Я.), — писал Коперник, — находится Солнце; ибо может ли прекрасный этот светоч быть помещен в столь великолепной храмине в другом, лучшем месте, откуда он мог бы все освещать собой? Поэтому не напрасно называли Солнце душой Вселенной, а иные— Правителем мира, Тримегист называет его „видимым Богом“, а в „Электре“ Софокла оно выступает как „Всевидящее“. И, таким образом, Солнце, как бы восседая на Царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил»^[82].

Конечно, основой выводов Коперника является огромный труд, вложенный им в большое число астрономических наблюдений и расчетов. Утверждение того, что Земля вращается вокруг своей оси и вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца, сделало возможным создание стройной гелиоцентрической системы мира. Следует заметить, что Коперник, следуя в этом отношении за Птолемеем, пользовался той же теорией эпициклов.

Расчеты Коперника, связанные с созданием концепции гелиоцентрической системы мира, привели его к важным самостоятельным решениям в области плоской и сферической тригонометрии. Эти работы Коперника были подготовлены для издания его единственным учеником Ретиком и вышли в свет в 1542 г.

После опубликования сочинения Коперника «Об обращении небесных сфер» гелиоцентрическая система мира не сразу стала общепризнанной. Для утверждения новой системы, ее всеобщего признания большое значение имели исследования Кеплера и Галилея. Труды Кеплера представляли собой новый шаг по пути прогресса гелиоцентрической теории. Галилей же отверг многие возражения против движения Земли, выдвигавшиеся Птолемеем и защитниками его системы, и одновременно он показал как несостоятельность аристотелевской физики, так и основанное на ней представление о Вселенной.

Католическая церковь, сначала, видимо, не понявшая революционного значения взглядов Коперника, в 1616 г., т. е. спустя 73 года после опубликования сочинения «Об обращении небесных сфер», внесла его в Индекс запрещенных книг с оговоркой «впредь до исправления». Только в 1828 г., т. е. по истечении 212 лет, запрет был снят.

Датский астроном Тихо Браге (1546–1601) известен главным образом многочисленными регулярными (производившимися много лет), весьма точными измерениями положений звезд, планет и комет, принесшими большую пользу для дальнейшего развития астрономии. Свыще 20 лет он работал на созданной и возглавляемой им обсерватории Ураниборг, расположенной па острове Вен недалеко от Копенгагена. Обсерватория была оснащена первоклассным для того времени оборудованием, сконструированным Тихо Браге и изготовленным под его руководством. Обсерватория располагалась в специально для нее построенном здании, имевшем вид крепости, что было первым прецедентом такого рода в Европе.

Тихо Браге был крупным астрономом; он знал, конечно, сочинение Коперника «Об обращении земных сфер», но не был сторонником гелиоцентрической системы мира — более того, являлся ее противником. Тихо Браге предложил собственную концепцию системы мира, основанную на предположении, что Земля неподвижна, Солнце обращается вокруг Земли, а все другие планеты, за исключением Земли, — вокруг Солнца. Таким образом, предложенная Тихо Браге система мира была чем-то средним между системами Птолемея и Коперника.

Интересно отметить, что помощником Тихо Браге во время его работы в Праге был в дальнейшем крупнейший астроном Иоганн Кеплер.

Джордано Бруно (1548–1600) — итальянский ученый и поэт, известен как материалист, противник схоластики, атеист, борец против католицизма. Он родился в г. Нола близ Неаполя. В возрасте 15 лет принял монашество, получив имя Джордано вместо Филиппо, около 10 лет находился в монастыре св. Доминика (Неаполь). Все это время он посвятил самообразованию. Джордано Бруно стал противником церковных догматов. Ознакомившись с взглядами Коперника, он убедился в их справедливости. В 1572 г. Джордано Бруно получил сан священника, но, будучи обвинен инквизицией в ереси, уехал сначала на север Италии, а потом покинул Италию вовсе.

Около 15 лет он пробыл за границей. За это время он читал лекции по астрономии и философии в Тулузском, Парижском и Оксфордском университетах, сидел в тюрьме Женевы за критику кальвинизма^[83], занимался писательской деятельностью и изданием своих сочинений. Ему принадлежат труды в области философии и космологии, а также поэтические произведения. Джордано Бруно верил в существование во Вселенной множества небесных тел, подобных Солнцу, а также ряда неизвестных тогда планет Солнечной системы. Он был горячим сторонником гелиоцентрической системы мира.

В 1592 г. Джордано Бруно по приглашению венецианского патриция Мочению прибыл в Венецию для обучения его философии и мнемонике^[84], но был передан в руки инквизиции. Около восьми лет находился в тюрьме. Все это время он твердо отстаивал свои убеждения. 17 февраля 1600 г. Джордано Бруно был казнен инквизицией (сожжен на костре) по обвинению в ереси. Он остался в памяти людей как крупный ученый, смелый, принципиальный, верный своему долгу человек.

Хотя достижения ученых Эпохи Возрождения в области астрономии, как это следует из сказанного, были очень большими, они отнюдь не были единственными. В медицинской науке и практической медицине также было сделано много. В этой связи необходимо назвать ученого-медика и врача Андреаса Везалия (1514–1564), труд которого «О строении человеческого тела», изданный в Базеле и состоящий из 7 книг, вышел в свет в 1543 г., т. е. в том же году, что и сочинение Коперника «Об обращении небесных сфер». Труд Везалия представлял собой наиболее полное для того времени, описание человеческого тела, его органов, их функционирования. Об этой книге И. А. Павлов писал: «Труд Везалия это первая Анатомия человека в новейшей истории Человечества, не повторяющая только указания и мнения древних авторитетов, а опирающаяся на работу свободного, исследующего ума»^[85]. Везалий преподавал анатомию в Падуапском университете, являвшемся тогда, вероятно, лучшим медицинским учебным заведением, подготовил большое число высококвалифицированных анатомов.

Деятельность Везалия не была обойдена вниманием инквизиции, суд которой, основываясь на ложном обвинении во вскрытии тела живого человека, приговорил его к паломничеству в Палестину. На обратном пути Везалий умер.

Приблизительно 85 годами позднее английский ученый и врач Уильям Гарвей (1578–1657) в труде «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» описал систему кровообращения у животных и человека. К этому открытию Гарвей шел долгим путем. Он окончил Кембриджский университет по медицинскому отделению, затем около пяти лет работал в Падуанском университете, где получил степень доктора. Гарвей слушал лекции Галилея, имевшие большое значение для формирования его как ученого. Многие годы Гарвей занимался врачебной практикой, являлся хирургом и главным грачом одной из лучших больниц Англии, был избран членом Королевской коллегии врачей. Одновременно с практической работой он проводил различные исследования на животных, больше всего интересуясь сердечной деятельностью.

Его главная, уже упоминавшаяся книга «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» была издана в 1628 г. после многих прочитанных им лекций и обсуждений с коллегами и учениками. Гарвей установил, что практически неизменное количество крови в результате следующих одно за другим сокращений сердца (сердечной деятельности), создающих повышение давления, непрерывно движется (циркулирует) по замкнутой системе кровеносных сосудов. Гарвей установил также, что при относительно небольшом количестве крови, содержащейся в организме, за полчаса сердце проталкивает столько крови, сколько весит животное. Этот последний факт показал ошибочность существовавшего до этого времени представления, созданного еще древнеримским ученым и врачом Клавдием Галеном (приблизительно 130–200 гг. н. э.), в соответствии с которым кровь, поступающая в различные части тела, обратно уже не возвращается, а полностью там потребляется. Таким образом, по Галену, по кровеносным сосудам подаются все новые и новые порции создаваемой организмом крови. По подача во все части организма столь большого количества крови, как это было показано Гарвеем, может происходить только в случае циркуляции одной и той же крови (конечно, протекающей в каждом цикле через легкие для газообмена между кровью и находящимся в полости легких воздухом), а не при полном воспроизводстве крови, как думал Гален и как это считалось до Гарвея. Это было открытием огромного теоретического и практического значения.

Гарвей дал описание малого (легочного) и большого кругов кровообращения^[86], провел важные исследования эмбрионального развития птиц и млекопитающих. В 1651 г. была издана его книга «Исследования о зарождении животных», обобщающая эмбриологические работы. Гарвея считают основателем учения о кровообращении, современной физиологии и эмбриологии.

Результаты научной работы Гарвея, написанные им книги и статьи, лекции и доклады — вся его деятельность помогала утвердиться новым, более прогрессивным взглядам в физиологии, эмбриологии и в особенности в учении о кровообращении. В то же время она была направлена против устаревших представлений, например утверждения о том, что в кровеносных сосудах имеется якобы особая жизненная сила, за счет которой происходит пульсация сосудов и движение крови.

В философии XIV–XVI вв. становятся все более определяющими, сначала особенно в Италии, антисхоластические тенденции. Яркой фигурой среди философов и писателей XV–XVI вв. был голландский гуманист, филолог и писатель (уже упоминавшийся ранее) Эразм Роттердамский (1469–1536), более всего известный своим сатирическим произведением «Похвальное слово Глупости», в котором высмеиваются пороки современного ему общества. Он писал, например, в адрес философов-схоластиков: «Ничего в действительности не зная, они тем не менее воображают себя всезнайками. Между тем они даже самих себя не в силах познать и часто не замечают по телесной близорукости или рассеянности ям и камней у себя под ногами. Это, однако, не мешает им проповедовать, будто они созерцают идеи, всеобщности, формы, отделенные от вещей, первичную материю, сущности, самости и тому подобные предметы»^[87].

Интересно отметить, что в своих сочинениях Эразм Роттердамский выступает как противник войны. Так, в специально написанном им в защиту мира труде «Жалоба Мира» говорится: «Большая часть народа ненавидит войну и молит о мире. Лишь немногие, чье подлое благополучие зависит от народного горя, желают войны. А справедливо или нет, чтобы их бесчестность имела большее значение и силу, чем воля всех добрых людей, — судите сами»^[88].

Французский философ-гуманист Мишель де Монтеиь (1533–1592) выступал, подобно Эразму Роттердамскому, как противник догматизма и схоластики. В книге «Опыты» он так отзывается об ученых-схоластиках: «Мы умеем сказать с важным видом: «так говорит Цицерон» или «таково учение Платона о нравственности», или «вот подлинные слова Аристотеля». Ну, а мы-то сами, что скажем от своего имени? Каковы наши собственные суждения? Каковы наши поступки? А то ведь это мог бы сказать и попугай»^[89].

Для Монтеня был характерен скептицизм в отношении феодально-схоластического мировоззрения и в то же время сочувствие к трудовому народу.

Английский гуманист, писатель и государственный деятель Томас Мор (1478–1535) являлся основателем утопического социализма. В 1516 г. в свет вышла его книга «Утопия»^[90], имевшая форму диалога. В этой книге Томас Мор описал идеальное общество, в котором труд является обязанностью для всех, распределение материальных благ Происходит по потребности, нет ни бедных, ни богатых, частная собственность упразднена, производство и быт обобществлены.

В «Утопии» не дается даже каких-либо предположений, как создать такое идеальное общество. Однако сочинение Томаса Мора имело немалое значение. В нем была дана критика новых капиталистических порядков, сделаны удивляющие современного читателя догадки, например о выгоде крупного производства, выборности должностных лиц и др.

Томас Мор занимал различные государственные посты, избирался членом парламента, был председателем палаты общин, лордом-канцлером. Находясь на посту лорда-канцлера, он отказался признать короля главой англиканской церкви, в 1532 г. оставил все должностные посты, а в 1534 г. был заключен в тюрьму и в 1535 г. — казнен по обвинению в государственной измене.

Приблизительно столетием позднее жил итальянский философ-утопист, поэт и политический деятель доминиканец Томмазо Кампанелла (1568–1639), за свое свободомыслие неоднократно обвинявшийся церковным судом в ереси и пробывший около 27 лет в тюрьмах за участие в восстании против испанских завоевателей.

Находясь в тюрьме, Кампанелла написал большое число сочинений по философии, астрономии, медицине, литературных произведений, и в их числе свой главный труд — «Город Солнца», представляющий собой социальную утопию, написанную в форме рассказа мореплавателя. Общество, описанное Кампанеллой в «Городе Солнца», считает труд первейшим и наиболее почетным делом. Благодаря применению высокосовершенных машин и хорошей организации труда длительность рабочего дня сокращена до 4 часов. Частная собственность отменена, равно как и индивидуальная семья, детей воспитывает государство.

Социальные утопии, созданные Томасом Мором и Томмазо Кампанеллой — это мечты о лучшем будущем, мечты свидетелей бедствий и лишений подавляющего большинства людей и в то же время понимание невозможности изменить дело при существующих порядках и отказ от еще большей утопии — надежды на царство небесное.

К последним векам феодального периода, в основном к эпохе Возрождения, относятся многие важные географические открытия. В 982 г. исландским викингом Эйриком Рауди (Рыжим) была открыта Гренландия, на побережье которой нм было основано поселение. Сын Эйрика Рауди, также викинг, Лейф Эйриксон, прозванный Счастливым, достиг, но всей видимости, в 1001 г. берега (был прибит бурей) Северной Америки на 40° с. ш., т. е. в районе современной Филадельфии.

Конец XV и начало XVI в. были ознаменованы географическими открытиями знаменитого мореплавателя итальянца Христофора Колумба (1452–1506). Колумб родился в г. Генуе. Еще в юношеском возрасте он определил цель своей жизни: проложить кратчайший (как он думал) путь из Европы в Индию, двигаясь не как обычно на восток, а на запад. Колумб знал, конечно, что Земля имеет шарообразную форму. В 1485 г. Колумб поселился в Кастилии и добился согласия на проведение морской экспедиции. В общей сложности Колумбу удалось провести четыре экспедиции.

Первая экспедиция относится к 1492–1493 гг., в ней приняло участие 4 судна и около 90 человек. Корабли Колумба отплыли от мыса Палое (недалеко от г. Картахены) 3 августа 1492 г. и после более чем двухмесячного плавания оказались вблизи берегов Центральной Америки. Во время первой экспедиции Колумбу не удалось достигнуть Американского материка. Его экспедиция открыла острова Сап-Сальвадор^[91] и ряд других островов Багамского архипелага, острова Куба и Гаити. 12 октября 1492 г, — день открытия острова Сан-Сальвадор и высадки экспедиции на его берегу — считается официальной датой открытия Америки. 15 марта 1493 г. экспедиция вернулась в Европу.

Вторая экспедиция в составе 17 судов и 1,5 тыс. человек произошла в 1493–1496 гг. Ее участникам снова не удалось ступить на Американский материк. Были открыты: острова Доминика и Гваделупа, ряд других островов Малого Антильского архипелага, архипелаг Хардинесдела Фейна, острова Пуэрто-Рико, Ямайка, Пинос. Колумб предпринял завоевательные походы в глубь острова Гаити и И июня 1496 г. возвратился в Испанию.

Третья экспедиция (1498–1500), состоявшая из 6 судов, ознаменовалась тем, что был достигнут берег Южной Америки в районе дельты р. Ориноко (территория современной Венесуэлы). Были также открыты острова Тринидад и Маргарита.

Четвертая, последняя экспедиция состоялась в 1502–1504 гг., в ней участвовало 4 судна. Колумб по-прежнему стремился отыскать западный путь в Индию. Были достигнуты берега Центральной Америки (территория современных Гондураса, Никарагуа, Коста-Рики и Панамы), открыт остров Мартиника.

Открытия Колумба были использованы для создания испанских колоний на новых землях. Местное население, названное Колумбом индейцами, подвергалось безжалостному уничтожению. Таково было первое последствие великих географических открытий Колумба.

Название новой части света Америка происходит, как известно, от имени мореплавателя Америго Веспуччи (приблизительно 1451–1512 гг.) — современника Колумба, уроженца Флоренции. В 1499–1504 гг., т. е. в период третьей и четвертой экспедиций Колумба, он участвовал в нескольких испанских и португальских экспедициях в район Южной Америки. Его письма об этих путешествиях, адресованные итальянскому поэту, правителю Флоренции Лоренцо Медичи и некоему Пьеро Содерини, изданные и неоднократно переиздававшиеся, приобрели очень широкую известность. Америго Веспуччи, по-видимому, впервые высказал предположение об открытии нового континента и назвал его Новый Свет. В 1507 г. лотарингский картограф Вальдземюллер назвал этот новый континент в честь Америго Веспуччи Америкой. Это название получило признание и было в дальнейшем распространено и на Северную Америку.

Португальский мореплаватель Васко да Гама (1469–1524) впервые проложил морской путь из Европы в страны Южной Азии. Он, к сожалению, известен и своей жестокостью и грабежами населения завоеванных им стран.

В 1497 г. экспедиция в составе 4 судов под командованием Васко да Гама отправилась из Лиссабона в Индию. Корабли обогнули мыс Доброй Надеягды, сделали стоянку в сомалийском порту Молинди, где взяли на борт арабского моряка Ахмеда ибн Маджида, знавшего Индийский океан, и достигли г. Каликута (именуемого теперь Кожикоде) на побережье Южной Индии. В 1499 г. экспедиция возвратилась в Лиссабон.

Во время второй экспедиции (1502–1503), в которую входило уже 20 судов, на побережье Индии севернее г. Каликута были образованы опорные базы, г. Каликут был захвачен, разграблен и разорен. За эти «заслуги» в 1524 г. Васко да Гама был назначен вице-королем Индии. Во время своей третьей экспедиции он умер.

Фернан Магеллан (приблизительно 1480–1521 гг.) — португальский и испанский мореплаватель, корабли которого впервые обогнули земной шар. Экспедиция Магеллана совершила важные географические открытия, в частности показала, что между Азией и Америкой расположен величайший на Земле океан, названный ею Тихим.

Экспедиция Магеллана, состоящая из 5 кораблей, в сентябре 1519 г. отправилась из испанского порта Санлукар-де-Баррамеда (на юге Испании) и в январе 1520 г. достигла залива Ла-Плата (в этом заливе находится Буэнос-Айрес). Плавание сопровождалось большими трудностями, не было согласия между португальскими и испанскими моряками, входившими в состав экспедиции. Оттуда корабли двинулись на юг, вдоль восточного побережья Южной Америки. Их глазам представилась огромная неизвестная земля — обширное плато, — которую они назвали Патагонией.

После зимовки в бухте Сан-Хулиан (в южной части Атлантического побережья Южной Америки) экспедиция, в составе которой было уже 4 корабля, двинулась далее на юг. Экспедиции удалось сделать важное географическое открытие — обнаружить канал, соединяющий два океана (Атлантический и Великий, или Тихий), расположенный между южным окончанием южноамериканского материка и архипелагом Огненная Земля^[92], который впоследствии был назван Магеллановым проливом.

Пройдя через этот канал, экспедиция Магеллана, которую составляли теперь лишь 3 корабля, вышла в океан, названный, как сказано, ею Тихим, и после четырехмесячного, полного лишений (не хватало продуктов питания и пресной воды) плавания достигла Филиппинских островов, оказавшихся для Магеллана роковыми — здесь он был убит в схватке с местными жителями.

Кругосветное путешествие было завершено только одним кораблем из состава экспедиции — судном «Виктория», капитаном (и начальником экспедиции поело смерти Магеллана) которого был Элькано. «Виктория» пересекла Индийский океан, обогнула мыс Доброй Надежды, вошла в Средиземное море и возвратилась в порт Санлукар-де-Баррамеда. Из 265 человек — первоначальных участников экспедиции Магеллана возвратилось лишь 18.

Экспедиция Магеллана, кроме географических открытий, о наиболее важных из которых было сказано, убедительно подтвердила, что Земля имеет форму шара, доказала, что большая часть поверхности Земли покрыта водой океанов и морей, составляющих в совокупности единый мировой океан.

Галилей

Все сказанное до сих пор о развитии науки представляет собой лишь предысторию современной пауки. А. Эйнштейн и Л. Инфельд пишут: «Попытки прочитать великую повесть о тайнах природы так же стары, как и само человеческое мышление. Однако лишь немногим более трех столетий назад ученые начали понимать язык этой повести. С того времени, т. е. со времени Галилея и Ньютона, чтение продвигалось быстро». И далее: «Самая фундаментальная проблема, остававшаяся в течение тысячи лет неразрешенной из-за сложности, — это проблема движения»^[93].

Первая руководящая идея современной науки, современного естествознания принадлежит Галилею и касается она проблемы движения.

До Галилея в науке общепринятой была точка зрения, что скорость движения тела тем больше, чем больше толкающая его сила, а если действие этой силы прекращается, тело остановится.Это положение было четко сформулировано Аристотелем, и на первый взгляд оно отвечает опыту.

Галилей показал, что эта точка зрения ошибочна. Рассмотрим пример с тачкой, толкаемой человеком по горизонтальному пути. Если человек перестает толкать тачку, она прокатится некоторое расстояние и остановится. Казалось бы, Аристотель прав. Не будем, однако, торопиться с выводами. Ну, а если мы сделаем путь, по которому катится тачка, более ровным и уменьшим трение между осями и втулками колес тачки, например за счет лучшей смазки. Очевидно, свободное движение тачки после снятия толкающего ее усилия будет продолжаться дольше, тачка прокатится большее расстояние.

Допустим, что мы сумели сделать путь совершенно ровным и, конечно, абсолютно горизонтальным, трение в колесах тачки упразднили вовсе и даже уничтожили трение между окружающим воздухом и стенками тачки. На самом деле сделать все это невозможно, но предположить можно. Что было бы тогда? Ответим на этот вопрос словами Галилея: «…скорость, однажды сообщенная движущемуся телу, будет строго сохраняться, поскольку устранены внешние причины ускорения или замедления, — условие, которое обнаруживается только на горизонтальной плоскости, ибо в случае движения по наклонной плоскости вниз уже существует причина ускорения, в то время как при движении по наклонной плоскости вверх налицо замедление; из этого следует, что движение по горизонтальной плоскости вечно, ибо, если скорость будет постоянной, движение не может быть уменьшено или ослаблено, а тем более уничтожено»^[94].

Следовательно, вместо аристотелевской точки зрения: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия — Галилей ввел новый, совершенно другой принцип: если на тело не производится никакого внешнего воздействия, то оно либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно с неизменной скоростью. Вот как оценили А. Эйнштейн и Л. Инфельд это открытие Галилея: «Открытие, сделанное Галилеем, и применение им методов научного рассуждения были одним из самых важных достижений в истории человеческой мысли, и оно отмечает действительное начало физики. Это открытие учит нас тому, что интуитивным выводам, базирующимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, так как они иногда ведут по ложному следу»^[95].

Прежде чем продолжить рассказ о том, что сделал Галилей в науке, мы хотим познакомить читателя с биографией и некоторыми чертами характера этого гениального человека.

Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 г. (в том же году, что и У. Шекспир) в г. Пизе. Его отец, Винченцо, был музыкантом. Семья была аристократической, но небогатой. В 1574 г. семья переехала из Пизы во Флоренцию. Здесь Галилей был принят в монашеский орден послушником, учился в монастыре; главное, что он узнал за это время и что в дальнейшем было для него весьма полезно, — произведения греческих и латинских писателей. По настоянию отца Галилей покинул монастырь (по причине якобы тяжелой болезни глаз), а в 1581 г. опять-таки под влиянием отца поступил в Пизанский университет для изучения медицины.

Однако к медицине Галилей большого интереса не проявил. Зато он увлекся математикой, механикой, физикой и астрономией. В этом главную роль сыграл друг отца Остилио Риччи, по его совету Галилей читал труды Евклида и Аристотеля. Но, чем ближе Галилей знакомился с трудами Аристотеля, прежде всего механикой и физикой, тем больше сомнений и возражений они у него вызывали.

Научные интересы Галилея окончательно определились. Он целиком посвятил себя занятиям математикой, геометрией, механикой и физикой, оставил Пизанский университет и переселился во Флоренцию.

Имя Галилея стало известно среди итальянских математиков после того, как им были написаны сочинения, в которых приведен способ определения состава сплавов металлов на основе использования гидростатических весов и даны методы вычисления центра тяжести тел различной формы (это было продолжение работ Архимеда).

С 1589 г. Галилей занимал кафедру математики Пизанского университета, а с 1592 г. — Падуанского. По мнению биографов, преподавательскую работу Галилей за время пребывания в Пизанском университете вынужден был вести общепринятым тогда методом, т. е. «по Аристотелю». Что касается его научной деятельности, то дело обстояло иначе. В Пизе Галилеем было написано сохранившееся в рукописи сочинение «О движении», в котором, в частности, рассмотрен вопрос о вращении Земли вокруг собственной оси: не называя имени Коперника, которое он тогда, несомненно, знал, Галилей отстаивал его позицию.

Рис. 1. Циркуль пропорциональный.

В Падуе Галилей прожил около 18 лет (1592–1610 гг.). Его преподавательская работа в Падуанском университете по-прежнему строилась на установленных и строго поддерживаемых в то время позициях. Галилей вынужден был, например, рассказывать в лекциях о системе Птолемея и доказывать якобы несостоятельность взглядов Коперника. Нс будем забывать при этом, что именно в падуанский период жизни Галилея был казнен Джордано Бруно. За эти 18 лет Галилей опубликовал, кроме «Звездного Вестника», только одну научную статью — описание так называемого пропорционального циркуля^[96] (рис. 1), пользование которым облегчает геометрические построения и решение многих задач.

Годы, проведенные Галилеем в Падуе, оказались для него наиболее творческими. Именно в это время Галилей пришел к своим законам падения и окончательно убедился в правильности коперниканской теории, т. е. занимался теми самыми проблемами, которым в дальнейшем были посвящены его главные сочинения.

Большое значение в жизни Галилея имели последние годы его жизни в Падуе. В это время он построил свой первый оптический телескоп, дававший трехкратное увеличение, а затем телескоп с 32-кратным увеличением, провел наблюдения ночного неба. Результаты этих наблюдений (о них сказано ниже) имели огромное значение.

Авторитет Галилея намного вырос в результате его астрономических исследований. Он принял предложение великого герцога Тосканского, переехал во Флоренцию и занял пост придворного философа и придворного математика, а также профессора математики Пизанского университета (должность, не обязывавшая читать лекции). Это дало Галилею возможность завершить преподавательскую работу и все своз время отдать научным исследованиям.

В 1615 г. Галилей был вызван инквизицией в Рим для объяснений по поводу его работ, имевших явный прокоперниковский и антиаристотелевский характер. В 1616 г. конгрегация индекса^[97] приняла решение о запрещении книги Коперника «Об обращениях небесных сфер» и отнесении его учения к числу еретических. Хотя Галилей в этом решении упомянут не был, но оно непосредственно его касалось — он был вынужден отказаться от печатной и публичной поддержки учения Коперника.

Тем не менее Галилей продолжал свои научные исследования. Им были написаны две основные работы: «Диалог о двух системах мира— Птолемеевой и Коперниковой» (коротко «Диалог») и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящейся к механике и местному движению» (коротко «Беседы»). Оба сочинения, «Диалог» и «Беседы», написаны в форме разговора между тремя лицами — Сальвиати, Сагредо и Симпличио. Все они не вымышленные лица: Сальвиати и Сагредо — друзья Галилея, его последователи, Симпличио — один из комментаторов Аристотеля, перипатетик, схоласт.

Сам Галилей характеризует этих людей следующими словами: «Тому уже много лет я не раз посещал удивительный город Венецию, где вел беседы с синьором Джиован Франческо Сагредо, человеком высокого происхождения и весьма острого ума. Одновременно находился там и приехавший из Флоренции синьор Филиппо Сальвиати, наименьшим украшением которого являлись чистота крови и блестящее состояние, — благородный ум, не знавший наслаждения более высокого, чем исследование и размышление. С этими двумя лицами я часто имел случай обсуждать упомянутые выше вопросы^[98] в присутствии одного философа перипатетика, которому, как кажется, ничто так не препятствовало в познании истины, как слава, приобретенная им в истолковании Аристотеля»^[99].

О содержании этих двух замечательных книг Галилея говорится ниже. Одна из них, «Диалог», была даже издана в 1632 г. на итальянском языке во Флоренции. Однако выход в свет «Диалога» был началом тяжелых испытаний для Галилея. Несмотря на возраст и поддержку влиятельных друзей, ему пришлось ехать в Рим и предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов Галилей вынужден был отречься от учения Коперника, а 22 июня 1633 г. принести публичное покаяние. На «Диалог» был наложен запрет, а сам Галилей почти до самой смерти, последовавшей 8 января 1642 г. (в 1637 г. он ослеп), был вынужден вести уединенный образ жизни на вилле в Арчетри, недалеко от Флоренции.

Латинский перевод «Диалога» был издан в ряде стран (главным образом протестантских), а в 1638 г. в Голландии вышли в свет «Беседы». Книги Галилея были встречены с огромным интересом.

Говоря о личности Галилея, о его человеческих чертах, необходимо отметить нетерпимость в отношении схоластики и бездумного поклонения научным авторитетам. Покажем это па примере трех отрывков из сочинения Галилея «Диалог». Устами Сагредо Галилей говорит: «Как-то был я в доме одного весьма уважаемого в Венеции врача, куда иногда собирались — одни, чтобы поучиться, а другие из любопытства — посмотреть на рассечение трупа, производимое рукою этого не только ученого, но искусного и опытного анатома. Как раз в тот день ему случилось заняться изысканием происхождения и зарождения нервов, по каковому вопросу существует известное разногласие между врачами-галенистами^[100] и врачами-перипатетиками. Анатом показал, как нервы выходят из мозга, проходят в виде мощного ствола через затылок, затем тянутся вдоль позвоночника, разветвляются по всему телу и в виде только одной тончайшей нити достигают сердца. Тут он обернулся к одному дворянину, которого знал как философа-перипатетика и в присутствии которого он с исключительной тщательностью раскрыл и показал все это, и спросил его, удовлетворен ли он теперь и убедился ли, что нервы идут от мозга, а не от сердца. И этот философ, задумавшись на некоторое время, ответил: „Вы мне показали все это так ясно и ощутимо, что если бы текст Аристотеля не говорил обратного, а там прямо сказано, что нервы зарождаются в сердце, — то необходимо было бы признать это истиной!“»^[101].

В адрес людей, слепо верящих в авторитет Аристотеля, Галилей говорит также словами Сальвиати: «Я много раз удивлялся, как могло получиться, что эти люди, стремящиеся поддерживать буквально каждое слово Аристотеля, не замечают того вреда, который они наносят репутации Аристотеля, и как они, вместо того чтобы увеличивать его авторитет, подрывают к нему доверие. Ибо, когда я вижу, как они упорно стараются поддержать те положения, ложность которых, на мой взгляд, совершенно очевидна, как они стремятся убедить меня в том, что именно так и надлежит поступать истинному философу и что именно так поступил бы и сам Аристотель, то у меня сильно уменьшается уверенность в том, что он правильно рассуждал и в других областях, для меня более далеких».^[102].

И наконец, приведем еще одну выдержку из «Диалога» Галилея, касающуюся отношения к научным авторитет там. Дискуссия ведется между философом-перипатетиком Симпличио, уже исчерпавшим свои доказательства в защиту позиции Аристотеля, и сторонником Галилея Сальвиати:

«Симпличио. Но если мы оставим Аристотеля, то кто же будет служить нам проводником в философии? Назовите какого-нибудь автора.

Сальвиати. Проводник нужен в странах неизвестных и диких, а на открытом и гладком месте поводырь необходим лишь слепому. А слепой хорошо сделает, если останется дома. Тот же, у кого есть глаза во лбу и разум, должен ими пользоваться в качестве проводников. Однако я не говорю, что не следует слушать Аристотеля, наоборот, я хвалю тех, кто всматривается в него и прилежно его изучает. Я порицаю только склонность настолько отдаваться во власть Аристотеля, чтобы вслепую подписываться под каждым его словом и, не надеясь найти других оснований, считать его слова нерушимым законом. Это — злоупотребление, и оно влечет за собой большое зло, заключающееся в том, что другие уже больше и не пытаются понять силу доказательств Аристотеля»^[103].

Галилей считал, и в этом был важнейший источник его успеха, что исходным пунктом познания природы служит наблюдение, опыт. По этому поводу Эйнштейн и Инфельд пишут^[104]: «Законы природы, устанавливающие связь следующих друг за другом событий, были неизвестны грекам. Наука, связывающая теорию и эксперимент, фактически началась с работ Галилея».

Огромна заслуга Галилея в астрономии, в обосновании и утверждении гелиоцентрической системы Коперника. С помощью построенных им телескопов, о которых сказано выше, Галилей открыл, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна; у самой большой планеты солнечной системы — Юпитера имеются подобные Луне спутники (Галилей обнаружил 4 самых крупных спутника из 13 известных в настоящее время); поверхность Луны гористого строения, а сама Луна имеет либрацию, т. е. видимые периодические колебания маятникового характера вокруг центра; фазы Венеры, которые, впрочем, люди с острым зрением могут заметить невооруженным глазом; необычный вид планеты Сатурн, создаваемый (как теперь известно) его кольцами, представляющими совокупность твердых тел. Галилей обнаружил огромное количество звезд, невидимых невооруженным глазом и с помощью недостаточно мощных инструментов (зрительных труб); увидел, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из отдельных звезд.

Эти наблюдения, имеющие огромное значение и вызвавшие небывалый интерес, Галилей описал в сочинении «Звездный вестник». Интересно отметить, что с поступившим в Прагу «Звездным вестником» ознакомился Кеплер — один из крупнейших математиков и астрономов XVI–XVII вв. Кеплер очень высоко оценил наблюдения Галилея; это видно из его сочинения «Рассуждение о „Звездном вестнике“».

Доказательство справедливости гелиоцентрической системы Коперника имело во время Галилея очень большое значение. Дело в том, что концепция Коперника подвергалась нападкам. С одной стороны, это были церковные, главным образом католические, круги, догмы которых никак не уживались со взглядами Коперника. С другой же стороны, это были сомнения в верности гелиоцентрической системы мира, высказываемые рядом ученых. Сомнения сводились главным образом к тому, что в случае вращения Земли вокруг своей оси или движения по орбите вокруг Солнца на поверхности Земли должен был бы, по мнению этих ученых, возникнуть очень сильный (ураганный) ветер, направленный в противоположную сторону, предметы, подброшенные вверх, должны были бы оставаться позади и падать па поверхность Земли далеко не в том месте, где они были подброшены. На самом же деле ничего этого не происходит.

Галилей в «Диалоге» формулирует словами Сальвиати эти сомнения и возражения следующим образом:

«Сальвиати. В качестве самого сильного довода все приводят опыт с тяжелыми телами: падая сверху вниз, тела идут по прямой линии, перпендикулярной к поверхности Земли; это считается неопровержимым аргументом в пользу неподвижности Земли. Ведь если бы она обладала суточным обращением, то башня, с вершины которой дали упасть камню, перенесется обращением Земли, пока падает камень, на много сотен локтей^[105] к востоку, и на таком расстоянии от подножия башни камень должен был бы удариться о Землю»^[106].

И далее: «Птолемей и его последователи приводят другой опыт, подобный опыту с брошенными телами; они указывают на такие предметы, которые, будучи разобщены с Землей, держатся высоко в воздухе, как, например, облака и летающие птицы; и так как про них нельзя сказать, что они увлекаются Землей, поскольку они с ней не соприкасаются, то представляется невозможным, чтобы они могли сохранять ее скорость, и нам должно было бы казаться, что все они весьма быстро движутся к западу; если бы мы, несомые Землей, проходили нашу параллель в двадцать четыре часа — а это составляет по меньшей мере шестнадцать тысяч миль, — как могли бы птицы поспевать за такого рода движением? Между тем на самом деле мы видим, что они летят в любом направлении без малейшего ощутимого различия как па восток, так и на запад»^[107].

Действительно, какая интересная наука механика, какой сложный предмет движение и какие трудные задачи приходилось решать 400 лет назад наиболее талантливым и образованным людям! Заметим, однако, правды ради что современные ученые стоят лицом к лицу отнюдь не с менее сложными проблемами (об этом пойдет речь ниже).

На первый взгляд может показаться, что высказанные в отношении гелиоцентрической системы мира сомнения и возражения основательны, что Птолемей и его последователи правы. Но это, конечно, не так. Предоставим слово Галилею (Сальвиати):

«Сальвиати. Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в поставленный сосуд, и вам, бросая какой-нибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; и если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у нас не возникает никакого сомнения в том, что пока корабль стоит неподвижно, все должно происходить именно так. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. Прыгая, вы переместитесь по полу на то же расстояние, что и раньше, и не будете делать больших прыжков в сторону кормы, чем в сторону носа, на том основании, что корабль быстро движется, хотя за то время, как вы будете в воздухе, пол под вами будет двигаться в сторону, противоположную вашему прыжку, и, бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей^[108]; рыбы в воде не с большим усилием будут плыть к передней, чем к задней части сосуда; настолько же проворно они бросятся к пище, положенной в какой угодно части сосуда; наконец, бабочки и мухи по-прежнему будут летать во всех направлениях, и никогда не случится того, чтобы они собрались у стенки, обращенной к корме, как если бы устали, следуя за быстрым движением корабля, от которого они были совершенно обособлены, держась долгое время в воздухе; и если от капли зажженного ладана образуется немного дыма, то видно будет, как он восходит вверх и держится наподобие облачка, двигаясь безразлично, в одну сторону не более, чем в другую. И причина согласованности всех этих явлений заключается в том, что движение корабля обще всем находящимся на нем предметам, так же как и воздуху; поэтому-то я и сказал, что вы должны находиться под палубой, так как если бы вы были на ней, т. е. на открытом воздухе, не следующим за бегом корабля, то должны были бы видеть более или менее заметные различия в некоторых из названных явлений: дым, несомненно, стал бы отставать вместе с воздухом, мухи и бабочки вследствие сопротивления воздуха равным образом не могли бы следовать за движением корабля в тех случаях, когда они отделились бы от него на довольно заметное расстояние; если же они будут держаться вблизи, то, поскольку сам корабль представляет собой сооружение неправильной формы и захватывает с собой ближайшие к нему части воздуха, они без особого усилия будут следовать за кораблем; подобным же образом мы видим при езде на почтовых, как надоедливые мухи и слепни следуют за лошадьми, подлетая то к одной, то к другой части их тела; в падающих же каплях различие будет незначительным, а в прыжках или брошенных телах — совершенно неощутимым»^[109].

Как мы помним, Птолемей утверждал, что птицы и облака не должны поспевать за движением Земли. Теперь же, как следует из этого опыта Галилея, устанавливающего принцип относительности движения, и птицы, и облака, и сама Земля участвуют в одном и том лее движении — движении Земли (которое в данном случае аналогично движению корабля) — и потому друг относительно друга смещаться не будут.

Невозможно дать более ясный и убедительный ответ на возражения приверженцев Птолемея, чем основанный на простом опыте ответ Галилея. Говоря современным языком и используя современную научную терминологию, мы сказали бы, что Галилей установил независимость протекания механических явлений от избранных инерциальных систем отсчета. Хотя об этих вещах речь еще будет идти ниже, сделаем все же некоторые пояснения. Под системой отсчета понимается система тел (может быть, даже одно тело), относительно которых (которого) рассматривается движение. Система считается инерциальной в том случае, когда в ней выполняется установленное Галилеем положение: если на тело не производится никакого воздействия (на тело не действует какая-либо сила, сказали бы теперь), оно либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно по горизонтальной плоскости с постоянной скоростью. Другими словами, система считается инерциальной в том случае, когда тело свободно от взаимодействия с другими телами. Таких систем на самом деле не существует (всегда на тело действуют какие-либо силы), но можно их себе представить и к ним приблизиться.

Прямолинейное и равномерное движение тела по горизонтальной плоскости без воздействия на него каких-либо внешних сил называется движением по инерции^[110]. Отсюда произошло название инерциальных систем; Галилей установил: хотя положение движущегося тела (его координаты), его скорость, характер траектории^[111] движения зависят от выбора инерциальной системы отсчета (например, неподвижный корабль, т. е. Земля, или корабль, движущийся в отношении Земли прямолинейно и равномерно), законы механики, протекание механических явлений не зависят от того, в какой именно инерциальной системе отсчета рассматривается изучаемое механическое движение.

Другими словами, механические явления, как уже было сказано, протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Это положение названо принципом относительности Галилея. Его никак нельзя путать с теорией относительности Эйнштейна, о которой речь пойдет ниже. Говоря современным научным языком, можно сформулировать принцип относительности Галилея так: законы механики инвариантны^[112] в отношении выбора инерциальной системы отсчета.

Галилей в «Диалоге» показал, что утверждения сторонников Птолемея о якобы невозможности суточного вращения Земли вокруг своей оси и движения ее по орбите вокруг Солнца являются неосновательными. Это явилось важнейшим доводом в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника.

Интересно отметить еще одну аргументацию Галилея в пользу гелиоцентрической системы мира. Астрономические наблюдения за перемещением небесных тел, видимом с Земли, могут в принципе получить объяснение как с позиций гелиоцентрической системы мира и суточного вращения Земли вокруг своей оси, так и с позиций геоцентрической системы мира, согласно которой все небесные тела обращаются вокруг неподвижной Земли. В первом случае, приняв за основу гелиоцентрическую систему мира, объяснение астрономических наблюдений за перемещением небесных тел получается относительно простым — все планеты Солнечной системы (включая Землю)’ обращаются вокруг Солнца по близким к круговым (как думало большинство сторонников гелиоцентрической системы во времена Галилея) орбитам. Во втором случае, т. е. приняв геоцентрическую систему мира, объяснение наблюдаемого с Земли движения небесных тел получается очень искусственным: траектории небесных тел оказались бы невероятно сложными, а скорости должны были бы изменяться от фантастически больших до очень малых.

Вот что пишет Галилей по поводу суточного вращения Земли вокруг своей оси.

«Салвиати. Если мы примем во внимание огромный объем звездной сферы по сравнению с ничтожностью земного шара, содержащегося в ней много и много миллионов раз, а затем подумаем о скорости движения, которое за день и ночь должно проделать полное обращение, то я не могу убедить себя, что может найтись кто-либо, считающий более правильным и вероятным, что такое обращение проделывает звездная сфера, тогда как земной шар остается неподвижным.

Сагредо. Если решительно все явления природы, могущие стоять в зависимости от таких движений, порождают как в одном, так и в другом случае без всякого различия одни и те же следствия, то я сразу признал бы того, кто считает более правильным заставить двигаться всю Вселенную, лишь бы сохранить неподвижность Земли, еще более неразумным, чем того человека, который взобравшись на вершину купола вашей виллы, чтобы посмотреть на город и его окрестности, потребовал, чтобы вокруг него вращалась вся местность и ему не пришлось трудиться, поворачивая голову»^[113].

Выше уже было сказано об открытиях Галилея в области механики, благодаря которым он (вместе с Ньютоном) справедливо считается основоположником современной науки. Сверх того, о чем уже было упомянуто, необходимо назвать некоторые другие важные достижения Галилея.

Очень большое значение имеют исследования свободного падения тел и движения их по наклонной плоскости. Галилей установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы, как думал Аристотель, а пройденный падающими телами путь пропорционален квадрату времени падения. Это было великое открытие. Оно позволило в дальнейшем установить численное равенство гравитационной и инертной масс тел, о чем еще будет сказано.

Галилей создал теорию параболического движения и определил, что траектория бросаемого тела, т. е. тела, движущегося под действием начального толчка и земного притяжения, является параболой.

Много было сделано Галилеем в области теории прочности и сопротивления материалов. Очень интересны соображения, высказанные Галилеем о механическом подобии и о том, что в случае, когда значительна тяжесть тела, подобие в отношении прочности тел отсутствует.

Вот что пишет Галилей по этому вопросу: «Если мы возьмем деревянное бревно некоторой толщины, вделанное, скажем, в стену под прямым углом так, что оно располагается параллельно горизонту, и предположим, что длина его достигнет крайнего предела, при котором оно может еще держаться, т. е. что при увеличении длины его еще на волос оно ломается от собственной тяжести, то бревно это явится единственным в своем роде на свете. Если длина его, предположим, превышает его толщину в сто раз, то мы не сможем найти ни одного бревна из того же дерева, которое при длине, превышающей его толщину в сто раз, было бы способно выдержать ровно столько же, сколько взятое для примера: все бревна большего размера сломаются, меньшего же — будут способны, помимо собственной тяжести, выдержать и еще некоторую нагрузку. То, что сказано мною о способности выдержать свой собственный вес, применимо и к другим сооружениям^[114].

В этой связи Галилей высказал очень интересные соображения о преимуществах в отношении «прочности» и подвижности малых животных по сравнению с большими и о существовании предела их размеров. Точное решение этих вопросов было найдено только спустя примерно триста лет.

Кеплер

О крупнейшем немецком астрономе и математике — современнике Галилея Иоганне Кеплере (1571–1630) мы уже упоминали, теперь пришло время остановиться на его работах более подробно. Кеплер родился в бедной семье, в небольшом городке Вейль-дер-Штадте, находившемся в юго-западной части Германии. Почти всю жизнь ему пришлось испытывать материальные трудности. Окончив в 1588 г. церковную школу, Кеплер поступил в Тюбингенский университет, бывший одним из центров протестантской теологии в Германии (как и его родители, Иоганн Кеплер был протестантом). В университете большой интерес к Кеплеру проявил профессор математики и астрономии М. Местлин. Он частным образом ознакомил совсем еще молодого тогда Кеплера с гелиоцентрической системой мира Коперника. Дело заключалось в том, что, хотя Местлин являлся сторонником учения Коперника, он обязан был разъяснять студентам на лекциях геоцентрическую систему Птолемея, в которую сам не верил. Кеплер предполагал, что по окончании университета он займет духовную должность, но его намерениям не суждено было сбыться — университетское начальство послало его в далекий Грац преподавателем математики. Но эта случайность оказалась счастливой, в это время им было написано первое крупное сочинение с несколько странным и интригующим названием «Предвестник космографических исследований, содержащий космографическую тайну». В 1600 г. Кеплер переехал в Прагу, где сделался помощником уже называвшегося ранее крупного астронома Тихо Браге. В 1601 г. Тихо Браге умер и Кеплер занял его место математика и астронома при императорском дворе Рудольфа II. Двенадцать лет провел Кеплер в Праге, обрабатывая огромный материал наблюдений Тихо Браге, занимаясь поисками законов небесной механики и работая над составлением звездных таблиц. Тридцатилетняя война (1618–1648) и усилившиеся преследования протестантов католиками осложнили жизнь Кеплера. Ему пришлось часто менять место жительства, переносить большие лишения. Кеплер умер в 1630 г. в г. Регенсбурге.

Некоторые современные ученые, историки науки, считают, что Кеплер верил в астрологию. Действительно, Кеплер составлял гороскопы^[115] и даже занимал должность астролога. Но вот вопрос: почему он этим занимался? То ли он на самом деле верил в астрологию, то ли действовал по необходимости? Трудно представить себе, что гениальный немецкий ученый, крупнейший астроном верил в астрологию. Скорее всего, он таким путем зарабатывал себе на жизнь.

Кеплер сделал чрезвычайно много для становления и развития астрономии. Имя Кеплера в науке стоит рядом с именами трех гигантов: Николая Коперника (умершего за 28 лет до рождения Кеплера), неизменным сторонником которого Кеплер был всю жизнь и своими трудами оказал признанию системы Коперника величайшую поддержку; Галилео Галилея — современника Кеплера и его соратника по доказательству безусловной истинности гелиоцентрической системы мира, человека, стоящего у колыбели современной науки; Исаака Ньютона, родившегося через 13 лет после смерти Кеплера, нашедшего с помощью наблюдений и вычислений (законов) Кеплера «причину» движения небесных тел, открывшего закон всемирного тяготения и в целом сделавшего для науки столько, сколько мало кто сделал до него или после него.

Рис. 2. Движение планеты вокруг Солнца.

На основе обобщения данных астрономических наблюдений Кеплер установил три закона движения планет относительно Солнца, носящие теперь его имя. Первый закон Кеплера: каждая планета движется но эллипсу, в од-пом из центров которого находится Солнце; траектория планеты иллюстрируется рис. 2. Второй закон Кеплера: радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона, между прочим, следует, что скорость движения планеты по орбите не постоянна и она тем больше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера: квадраты времен обращений планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца.

Кеплер считал, что источником силы, движущей планеты, является Солнце. Он, видимо, был близок к формулированию понятия гравитационной массы, понятия «тяжести». Этот решающий шаг удалось сделать Ньютону.

Кеплеру принадлежит сверх сказанного много заслуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказаний, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы (по имени Рудольфа И), дающие возможность с высокой для того времени степенью точности определять в любой момент времени положение планет, решил ряд важных для практики стереометрических задач.

Поскольку Кеплер неизменно выступал в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника, Ватикан относился к его сочинениям отрицательно. Одно из произведений Кеплера, «Сокращение коперниковой астрономии», было внесено Ватиканом в список запрещенных книг.

Сам Кеплер прекрасно понимал значение сделанных им работ. Он не без сарказма писал: «Мне все равно, кто будет меня читать: люди нынешнего или люди будущего поколения. Разве господь бог не дожидался шесть тысяч лет, чтобы кто-нибудь занялся созерцанием его творений?»^[116].

Ньютон

Один из величайших ученых за всю историю человечества — Исаак Ньютон (1643–1727) оставил огромное научное наследство в самых разных областях науки. Его работы по оптике, астрономии, математике явились важнейшими этапами в развитии соответствующих наук. Но самым главным, что прославило имя Ньютона и навсегда внесло его в историю науки, было создание основ механики, открытие закона всемирного тяготения и разработка на его базе теории движения небесных тел.

Чрезвычайно важным было определение понятия силы, данное Ньютоном. Даже ие зная определения силы, мы представляем себе, о чем идет речь. Слово сила ассоциируется нами с предпринимаемым усилием и вызываемыми им последствиями — толчком тачки, например, и вызванным этим толчком перемещением тачки. Некоторые ученые, и среди них, конечно, Галилей, близко подходили к тому, чтобы дать определение силы, но только Ньютону удалось это сделать. В своем замечательном труде «Математические начала натуральной философии», являющемся, вероятно, вершиной его творчества, Ньютон дал следующее определение силы. «Воздействующая сила есть действие, оказываемое на тело, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Эта сила проявляется только в действии, она не сохраняется в теле, когда действие прекращается, ибо тело сохраняет всякое новое состояние, которое оно приобретает исключительно благодаря его инерции. Воздействующие силы имеют различное происхождение: таковы силы удара, давления и центростремительные»^[117].

В ньютоновском определении силы есть еще одно важное понятие — инерции — свойства тела, как это следует из ньютоновского определения силы, сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя. Мерой инерции тела является, как теперь принято говорить, инертная масса тела. Эйнштейн и Инфельд дают следующее определение инертной массы тела: «готовность, с какою тело отзывается на воздействие внешней силы»^[118].

Вспомним еще раз опыт с тачкой, движущейся по горизонтальной поверхности. Оказывается, что начальная скорость тачки будет зависеть не только от первоначально приложенного усилия (силы толчка), но и от инертной массы тачки. Действительно, если тачку нагрузить больше, например увеличить ее общий вес в два раза, то при толчке одной и той же силы скорость, приобретенная более тяжелой тачкой, будет в два раза меньше.

Как измерить инертную массу тела? Можно было бы поступить следующим образом: воздействовать на два различных тела одинаковым по величине внешним усилием и измерить скорости движения этих тел; если одно тело будет иметь начальную скорость, допустим, в 5 раз большую, чем другое, то инертная масса первого тела в 5 раз меньше, чем второго. Такой способ определения инертной массы был бы логически оправдан, но он практически неудобен и поэтому не используется.

Для определения инертной массы тел применяется другой, более простой способ — взвешивание тел. Возможность его использования основана на следующем рассуждении. Земля, как известно, притягивает к себе тела, существует явление, именуемое словом «тяжесть», тело притягивается к Земле тем сильнее, чем больше его вес, больше пропорциональная весу гравитационная масса тела. Однако гравитационная масса проявляет себя совершенно иначе, чем инертная масса, и нет оснований считать, что они численно равны.

Оснований для этого действительно нет (во всяком случае, не было во времена Ньютона), но зато есть опыты Галилея по свободному падению тел, о которых, мы надеемся, еще не забыл читатель и из которых следует, что все тела падают на Землю с одинаковой скоростью (если, конечно, не учитывать сопротивления воздуха).

Какой вывод может быть сделан из опытов Галилея? Нетрудно убедиться, что решающий. Действительно, при свободном падении тела на Землю увеличение его гравитационной массы должно увеличивать скорость падения, в то время, как увеличение инертной массы должно, согласно сказанному выше, уменьшать скорость падения. Из установленного опытами Галилея равенства скоростей падения на Землю всех тел может быть, очевидно, сделан один вывод: гравитационная и инертная массы тела численно равны. Заметим, что в 1971 г. советские физики Брагинский и Панов с помощью крутильных весов установили равенство гравитационной и инертной масс с точностью до 10^-12, т. е. с невероятно высокой точностью.

Законно задать такой вопрос: является ли равенство гравитационной и инертной масс случайным или оно имеет более глубокий смысл? Ответим на этот вопрос словами Эйнштейна и Инфельда: «С точки зрения классической физики ответ таков: равенство обеих масс случайно, и нет никакого смысла придавать этому факту большое значение. Ответ современной физики совершенно противоположен: равенство обеих масс имеет фундаментальный смысл и составляет новую, весьма существенную руководящую идею, ведущую к более глубокому познанию мира. Действительно, это была одна из самых важных идей, из которых развилась так называемая общая теория относительности»^[119].

Ньютон сформулировал три основных закона механики, ставшие ее фундаментом. Эти законы, именуемые законами механики Ньютона, изучаются во всех школах в начале курса физики. Несмотря на то что их содержание, несомненно, известно всем читателям, мы все же напомним его, хотя бы ради систематичности изложения.

Первый закон механики Ньютона, именуемый также законом инерции, таков: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока оно не вынуждено изменить его под влиянием действующих сил. Нетрудно заметить, что первый закон Ньютона есть более строгое изложение приводившегося уже положения Галилея.

Существо второго закона механики Ньютона состоит в констатации того факта, что приобретаемое телом ускорение движения прямо пропорционально силе, под действием которой это ускорение возникает, и обратно пропорционально массе тела. Другими словами,

a = F/m,

где a — ускорение, F — сила (или векторная сумма сил), действующая на тело, m — масса тела.

Или

F = ma.

Словесно второй закон механики Ньютона может быть сформулирован так: произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

Произведение массы тела m на скорость движения этого тела v именуется в механике количеством движения или импульсом р. Следовательно,

mv = p.

При постоянной массе тела уравнение второго закона механики Ньютона

ma = F

может быть написано в виде^[120]

dp/dt = F,

и поэтому второй закон механики Ньютона можно сформулировать так: изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе, времени ее действия и происходит по направлению действия этой силы.

Наконец, третий закон механики Ньютона: действию всегда есть равное, противоположно направленное противодействие. Или иначе: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны.

Еще одной руководящей идеей, принадлежащей Ньютону, явился открытый им закон всемирного тяготения — один из универсальных законов природы. Согласно этому закону, все тела^[121] независимо от их свойств, а также свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное притяжение, прямо пропорциональное их массам и обратно пропорциональное квадрату расстояния между ними, т. е.

где F — сила притяжения между телами (на самом деле существуют две силы, каждая из которых приложена к одному из тел; они действуют во встречном направлении, вдоль прямой, соединяющей тела), m₁ и m₂ — массы взаимодействующих тел, r — расстояние между ними, G — так называемая гравитационная постоянная.

В соответствии с законом всемирного тяготения происходит, в частности, падение тел на Землю, движение Луны и планет. Этот закон явился основой создания небесной механики — науки, изучающей движения тел Солнечной системы. Признание справедливости закона всемирного тяготения и егоследствия — небесной механики — стало всеобщим, особенно после открытия астрономами в 1845 г. планеты Нептун, само существование которой, ее орбита и ряд характеристик, было предсказано расчетами.

В настоящее время закон всемирного тяготения служит основой для расчета движения искусственных спутников Земли и других искусственных небесных тел.

Природа сил тяготения, равно как и распространения их действия (предполагалось, что распространение тяготения происходит мгновенно), не была объяснена Ньютоном. Эти сложные вопросы получили объяснение только в созданной Эйнштейном теории тяготения.

Из того, что уже сказано о достижениях Ньютона в области механики (в том числе и небесной), об открытых им законах, видно, как много сделал для науки этот гениальный ученый. Сказанное, однако, далеко не исчерпывает областей науки, в которых работал Ньютон, и его выдающихся достижений. Мы еще вернемся к этому вопросу, а пока ознакомимся кратко с жизнью этого великого человека.

Исаак Ньютон родился 4 января 1643 г. в дер. Вулсторп, находящейся в 75 км от Кембриджа, в семье мелкого фермера. Его отец умер еще до рождения сына. В 1661 г., по окончании школы, Ньютон поступил в Кембриджский университет (Тринити-колледж, т. е. Колледж троицы) и окончил его в 1665 г. При содействии известного математика, профессора Барроу, Ньютон занял люкасовскую^[122] кафедру Кембридяшкого университета, на которой он работал до 1701 г., хотя лекции читал только до 1696 г.

Самым творческим периодом жизни Ньютона являются 60—80-е годы. За это время он разработал основы дифференциального и интегрального исчислений, провел опыты по разложению света, выполнил важные астрономические исследования, создал основы механики, открыл закон всемирного тяготения.

В 1668 г. Ньютон собственноручно построил зеркальный телескоп. В 1671 г. он построил второй телескоп такого же типа, но больших размеров и более совершенный. Интересно отметить, Ньютон так же, как и Галилей, обязан телескопу первым признанием своих научных заслуг.

В 1687 г. Ньютон опубликовал свой капитальный труд «Математические начала натуральной философии», в предисловии к которому им сказано: «…сочинение это нами предлагается как математические основания физики. Вся трудность физики, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить остальные явления… Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы, рассуждая подобным же образом, ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, пока неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга. Так как эти силы неизвестны, то до сих пор попытки философов объяснить явления природы и оставались бесплодными. Я надеюсь, однако, что или этому способу рассуждения, или другому, более правильному, изложенные здесь основания доставят некоторое освещение»^[123].

В 1696 г. Ньютон был назначен смотрителем Монетного двора, а в 1699 г, — его директором — «пост, — пишет Дж. Бернал, — который, по мнению многих, ему очень повезло получить и обязанности по которому он выполнял добросовестно»^[124]. Последующие годы Ньютон жил в предместье (а теперь районе) Лондона Кенсингтоне.

В 1672 г. Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества, в 1703 г. стал его президентом и оставался им до конца своих дней. В 1699 г. он был избран иностранным членом Парижской академии наук. За заслуги перед наукой в 1705 г. Ньютон был возведен в дворянское достоинство. Умер Ньютон 31 марта 1727 г. в возрасте 84 лет, похоронен в национальном пантеоне — Вестминстерском аббатстве.

Неудивительно, что Ньютон, крупнейший ученый-естествоиспытатель, важнейшие вопросы естественных наук рассматривал с позиций материализма. Он, например, по мнению многих ученых, считал справедливой концепцию об атомном строении вещества. Вот что говорит по этому вопросу известный японский физик Юкава: «Ньютон, с одной стороны, придерживался идеи об атомном строении вещества, восходящей еще к Демокриту, но, с другой стороны, он не отбрасывал полностью и понятия эфира: ведь в его трудах нет упоминания о материальной точке. Значит, он не думал, что атомы не имеют размеров».

— В «Началах» много тревожных, полных сомнения мест. Например, обсуждение понятия массы Ньютон начинает с определения объема и задает плотность. На первый взгляд этим все ставится с ног на голову, поскольку хорошо известно, что плотность — это масса, деленная на объем, и нельзя ввести понятие плотности раньше определения массы. Действия Ньютона выглядят подозрительно, ибо не ясно, как оперировать плотностью, не имея определения массы. Но если учесть, что он придерживался атомной теории, то его изложение перестает казаться удивительным. При наличии в пространстве атомов плотность выражает их число в единичном объеме. Как определить это число — вопрос техники, а не принципа. Если в единичном объеме имеется 100 частиц, то плотность будет 100, а если 1000 частиц, то 1000»^[125].

Материалистический подход Ньютона следует и из разработки им небесной механики. Вот что пишет Дж. Бернал: «Созданная Ньютоном теория тяготения и его вклад в астрономию знаменуют последний этап преобразования аристотелевской картины мира, начатого Коперником. Ибо представление о сферах, управляемых перво-двигателем или ангелами по приказу бога, Ньютон успешно заменил представлением о механизме, действующем на основании простого естественного закона, который не требует постоянного применения силы и нуждается в божественном вмешательстве только для своего создания и приведения в движение.

Сам Ньютон был не совсем в этом уверен и оставил лазейку для божественного вмешательства, чтобы сохранить стабильность этой системы»^[126].

И далее: «Ньютонова система Вселенной действительно представляла собой значительную уступку со стороны религиозной ортодоксальности, ибо в ней уже нельзя было столь ясно видеть руку божью в каждом небесном и земном явлении, а только в общем создании и организации всего целого»^[127].

Материалистический подход при решении многих вопросов естествознания сочетался у Ньютона с религиозностью, верой в бога. В этой связи Юкава говорит не без юмора следующее: «По Ньютону, мир сотворен Богом и приводится в движение божественным повелением и божественной волей; множество атомов тоже сотворено божеством. Мы видим здесь сотворение абсолютно неразрушимых объектов. Человек, убежденный, что после долгих трудов ему удалось создать абсолютно неразрушимую вещь, — несомненно верующий (смех в зале). Возможно, подобная вера встречается и в наши дни, но Ньютон верил не в себя, а в Бога. Его Бог — управитель, господин, законодатель»^[128].

И далее: «Итак, Бог-отец руководит Вселенной, одновременно он поддерживает порядок, является законодателем, а также творцом. Но как это делается, как происходит движение тел, которым управляет Бог? Как это происходит — Ньютон открыл сам. Или восстановил, как любил он утверждать»^[129].

Что касается черт характера Ньютона, то тут мнения весьма различны. Дж. Бернал пишет: «В личной жизни Ньютон представлял собой чрезвычайно странную фигуру, был очень необщителен, склонен к уединению и даже скрытен. Он так и не женился и не хотел дать согласия на посвящение в духовный сан ввиду имевшихся у него сомнений насчет троицы. Ньютон знал достаточно для того, чтобы стать весьма самокритичным; однако это заставляло его быть тем более чувствительным к критике со стороны других людей»^[130].

А из лекций Юкавы мы узнаем: «Недавно я ознакомился с другими рассказами о Ньютоне, исходящими не от физиков, а от известного экономиста Кейнса. Он разобрал и упорядочил все оставшееся после Ньютона и в результате тщательного исследования обнаружил много скрытого, не согласующегося с общераспространенным (и ложным) представлением, будто Ньютону не свойственны были живые человеческие чувства. Кейнс выявил много свидетельств обратного. Именно тогда я живо ощутил реальность существования Ньютона-человека и очень заинтересовался им»^[131].

Даже версия о знаменитом яблоке, падение которого с дерева будто бы навело Ньютона на мысль о законе всемирного тяготения, имеет различные толкования. Друг Ньютона Стукелей утверждал, что якобы сам Ньютон говорил, что именно эпизод с яблоком помог ему открыть закон всемирного тяготения. А другой друг Ньютона, Пембертон, выражал большие сомнения в справедливости этой версии. Он считал, что Ньютон, возможно, специально выдумал историю с яблоком, чтобы отделаться от не в меру любопытных собеседников, может быть даже от Стукелея.

Ньютон отчетливо представлял себе всю ограниченность человеческого знания, и в этом отношении показательно одно из ого высказываний, приведенное, в частности, В. И. Вернадским: «Ньютон, стариком, подводя итоги своей научной работы, говорил, что он чувствует себя в положении мальчика, разбирающего камешки на морском берегу и из этих камешков строящего детские постройки — свое мировоззрение ученого… Это чувствовал человек, который глубже других на протяжении веков научно охватил порядок природы»^[132].

Имя Ньютона входит в число имен ученых, сделавших особенно много в развитии оптики (греч. optike — наука о зрительном восприятии) — разделе физики, в котором рассматриваются вопросы природы видимого излучения {света) и его распространения. Современная наука считает природу света, как и природу всех объектов и явлений микромира, двойственной — корпускулярно-волновой. Другими словами, свет, согласно современным представлениям, обладает свойствами, присущими как потоку частиц, так и волнам. Во времена яге Ньютона точка зрения на природу света только еще начала складываться, по этому вопросу шли дискуссии, высказывались различные соображения.

История развития оптики восходит ко временам, дало-ко отстоящим от начала нашей эры; по вопросу о природе и свойствах света известны высказывания, относящиеся к 5-му тысячелетию до н. э. В более, позднее время древнегреческие ученые Пифагор, Платон, Аристотель и др. высказывали свои соображения о сущности и свойствах света. Наиболее важным результатом древнегреческих ученых было, вероятно, не столько их предположение о том, что представляет собой свет, сколько установление его прямолинейного распространения, имевшее большое практическое значение, особенно для астрономии и навигации.

Важным этапом в развитии оптики, относящимся к началу новой эры (хотя некоторые соображения высказывались раньше), было изучение преломления лучей света (рефракции) на границе различных сред (например, при прохождении через воду или стекло). Обстоятельный трактат по этому вопросу был написан Птолемеем во II в. н. э.

Наконец, Пьером Ферма (1601–1665), французским математиком и физиком (оптиком), приблизительно в 1660 г. был установлен принцип, носящий теперь его имя (принцип Ферма), несколько упрощенная формулировка которого может быть дана в следующем виде: истинный путь прохождения света из одной точки в другую отвечает минимально необходимому для этого времени.

Дальнейший прогресс оптики связан с именем Ньютона. Относительно природы света Ньютон придерживался корпускулярной концепции: он считал, что луч света, проходящий через межпланетное пространство, атмосферу Земли или какую-либо другую среду, представляет собой поток частиц, испускаемых источником света. В то же время Ньютон не исключал возможности того, что свет может иметь некоторые волновые свойства, поскольку распространение его происходит, как в то время полагали, в мировом эфире — гипотетической среде, якобы заполняющей все мировое пространство, — понятие о котором потребовалось тогда для объяснения некоторых физических явлений.

Ньютон сделал очень важный шаг в понимании задолго до него известного факта — так называемой дисперсии света, т. е. разложения обычного белого цвета на все существующие в природе цвета с образованием солнечного спектра, имеющего с одной стороны красный цвет, а с другой — фиолетовый, при прохождении луча света, например, через стеклянную призму. Ньютон дал следующее объяснение этому явлению, хорошо известному также по появляющейся иногда во время дождя радуге. Он считал, что белый цвет представляет собой совокупность различных световых корпускул (частиц), причем каждому цвету отвечает свой «сорт» корпускул. Новым в этом было прежде всего то, что, по Ньютону, различные цвета не возникали из белого цвета в стеклянной линзе или в капельках воды радуги, а были присущи белому цвету и только проявлялись в результате преломления света (рефракции). Преломление света различно для различных цветов, составляющих белый цвет (различно для разных «сортов» корпускул). Следствие этого — возникновение солнечного спектра.

Вот что писал Ньютон но этому поводу: «…эти цвета не порождены вновь, а лишь стали видными благодаря разделению, ибо если их снова полностью смешать вместе, то они вновь составят тот свет, который они составляли до разделения. По той же причине изменения, которые получаются при соединении различных цветов, нереальны, ибо, если различные лучи вновь разъединить, они. будут проявлять точно те же цвета, как и до вхождения в смесь. Как вы знаете, синие и желтые порошки при таком смешивании кажутся невооруженному глазу зелеными, и все же цвета составляющих корпускул не изменились в действительности, а лишь смешались. Ибо, если; посмотреть в хороший микроскоп, они по-прежнему будут казаться только синими и желтыми»^[133].

Важно отметить, что некоторые тела излучают свет: только одного цвета — так называемый однородный свет. При этом различным элементам и соединениям присущи различные цвета спектра. На этом принципе построен спектральный анализ, позволяющий определять не только качественный, по и количественный состав исследуемых веществ. Спектральный анализ нашел широкое применение в самых разных областях науки и техники, например в металлургии — для определения состава и свойств металлов и в астрономии для анализа состава небесных тел.

Ньютон впервые наблюдал явление, именуемое интерференцией света. Это явление можно видеть при определенных условиях на экране в виде чередующихся светлых и темных полос. В физике термин интерференция относят к волнам (независимо от их физической природы) и под ним понимается сложение в пространстве двух или большего числа воли, которые в различных точках усиливают или ослабляют друг друга.

Рис. 3. Продольные волны.

Напомним, что под термином «волны» понимаются возмущения (изменения состояния) среды, распространяющиеся в этой среде без переноса вещества и несущие с собой энергию. Звук, например, распространяется в любой газообразной и жидкой среде (воздухе, воде и т. д.) посредством так называемых упругих продольных волн, представляющих собой чередующиеся зоны сжатия и разрежения.

Продольные волны (рис. 3) всегда распространяются в том же направлении, в каком происходят смещения частиц среды (например, частиц воздуха), образующие зоны сжатия и разрежения.

Рис. 4. Поперечные волны.

Если распространение волн происходит не в жидкой или газообразной среде, а, например, вдоль натянутой струны, то образуются уже не продольные, а поперечные волны (рис. 4). Дело в том, что отдельные малые участки (точки) струны будут совершать колебания от состояния равновесия не в направлении движения волны, а перпендикулярно этому направлению, поперек него. Волны, распространяющиеся по поверхности воды (или другой жидкости) также поперечны. Если на берегу озера сидит рыбак, поплавок его удочки плавает на поверхности озера, а по этой поверхности проходят волны, вызванные, например, брошенным в воду камнем (конечно, рыбак и брошенный в воду камень не очень-то вяжутся между собой), то поплавок не будет перемещаться в сторону движения волн — течение воды отсутствует, существуют только колебания воды вверх и вниз, которым и будет следовать поплавок.

Ньютон наблюдал также явление, основанное на интерференции и носящее теперь наименование колец Ньютона, а в 1675 г. дал его описание. Он исследовал явление дифракции света, рассматриваемое теперь как отклонение электромагнитных, световых волн от прямолинейного распространения, например при прохождении сквозь узкие отверстия и вблизи острых краев непрозрачных тел. Дифракция света — один из веских аргументов в пользу волновой природы света.

Представления, созданные Ньютоном о природе света и его свойствах, за прошедшие примерно 300 лет, естественно, претерпели большие изменения. Такова уж наука, она никогда не стоит на месте, старые идеи заменяются, корректируются и дополняются новыми. Это обычный и очень хороший порядок. Но как все это делается? Обесценивается ли при этом ранее внесенный в развитие науки вклад?

Б ответ на эти вопросы приведем слова автора теории относительности А. Эйнштейна и его соавтора по книге Л. Инфельда: «Для сравнения мы могли бы сказать, что создание новой теории непохоже на разрушение старого амбара и возведение на его месте небоскреба. Оно скорее похоже на восхождение на гору, которое открывает новые и широкие виды, показывающие неожиданные связи между нашей отправной точкой и ее богатым окружением. Но точка, от которой мы отправлялись, еще существует и может быть видна, хотя она кажется меньше и составляет крохотную часть открывшегося нашему взору обширного ландшафта»^[134].

Для успеха в работах, которые проводил Ньютон в области физики, ему был необходим более совершенный математический аппарат, нежели имевшийся к тому времени. Эта задача была решена Ньютоном и Лейбницем, создавшими независимо друг от друга дифференциальное и интегральное исчисление — основу высшей математики, имеющее очень большое число приложений. Для этого Ньютону и Лейбницу необходимо было пользоваться понятием бесконечно малой величины — такой переменной величины, которая в процессе своего изменения становится меньше любого наперед заданного положительного числа, т. е. имеет пределом своего изменения нуль.

Ньютон рассматривал математику как абстрагированное отображение физических (механических) процессов. Он ввел два типа переменных величии: независимую переменную (аргумент), под которой понимал, учитывая, что все процессы и явления совершаются во времени, абсолютное время, и зависимую переменную (функцию)^[135], однозначно определяемую независимой переменной. Переменные Ньютон назвал флюентами (лат. fluo — течь, изменяться); все зависимые переменные в качестве независимой переменной имели абсолютное время. Скорости изменения флюент Ньютон назвал флюксиями. Таким образом, если под флюентой понимается скорость механического движения, то флюксия будет представлять собой ускорение — отношение бесконечно малого изменения скорости к бесконечно малому отрезку времени, в течение которого произошло изменение скорости. Отношение двух бесконечно малых величин, именуемое теперь производной (процесс определения производной называется дифференцированием), является, как этого и следовало ожидать по смыслу, не бесконечно малой, а конечной величиной. Элементарное (бесконечное малое) изменение переменной величины (например, скорости, ускорения, времени) Ньютон именовал моментом.

Ньютон является вместе с Лейбницем не только основоположником дифференциального и интегрального исчисления. Ньютону также принадлежат работы, открывшие широкие возможности применения этих новых математических методов. В их числе — определение флюксий (производных) для различных типов уравнений, связывающих зависимую переменную (функцию) с независимой (аргументом). Заметим, кстати, что если бы мы воспользовались современной терминологией (терминами, помещенными в скобках), то для современных читателей предыдущая фраза выглядела бы гораздо более удобной: в их числе — определение производных для различных типов функциональных зависимостей.

В частности, Ньютон решил задачу определения производной для степенной функции у = хⁿ (где х — аргумент, у — зависимая переменная функция, n — показатель степени), а также для некоторых других функций.

Ньютон и Лейбниц предложили и ввели в практику интегральное исчисление, интегрирование (лат. integer — целый), являющееся обратным действием по отношению к дифференцированию: если дифференцирование есть определение производной какой-либо функции, т. е., как следует из сказанного выше, определение предела отношения приращения функции к приращению аргумента при стремлении последнего к нулю, или производная

то интегрирование есть определение первоначальной функциональной зависимости y=F(x) по уравнению производной y'=f(x) или

где с — константа интегрирования.

Таким образом, если требуется, например, найти уравнение, определяющее скорость движения тела в зависимости от времени, зная как изменяется по ходу времени пройденный телом путь (именно такого рода данные, а следовательно, и расчетное уравнение можно получить опытным путем, давая телу свободно падать под действием силы тяжести), то необходимо применить дифференциальное исчисление. Если же, наоборот, уравнение, связывающее скорость движения тела и время, известно и нужно определить зависимость пройденного телом пути от времени, то необходимо воспользоваться интегральным исчислением.

Следует заметить, что Ньютон и Лейбниц, разрабатывая дифференциальное и интегральное исчисление, использовали различный подход к проблеме; подход Ньютона можно было бы назвать физическим (у него главную роль играло понятие скорости), Лейбниц же подходил к проблеме как геометр (рассматривая задачу о проведении касательной к данной точке кривой). Естественно, что они пользовались различными символами и терминологией. В дальнейшем получили распространение символы и терминология Лейбница. Они используются в математике и в настоящее время.

Ньютону принадлежит решение важной практической задачи — преобразования некоторых функций, в том числе логарифмической, показательной (аргумент — показатель степени), некоторых тригонометрических, в бесконечные степенные ряды (так называемое разложение в ряды).

Имя Ньютона носит формула (бином Ньютона), дающая возможность представить двучлен в некоторой степени (а + b)ⁿ в виде суммы степеней слагаемых. Например, в простейшем случае для n = 2 получается хорошо известное выражение (а+b)² = а²+2аb+b². Собственно говоря, формула, очень близкая по своему виду к биному Ньютона, была известна задолго до Ньютона. Заслуга Ньютона заключается в том, что он усовершенствовал ее, сделав применимой не только для целых, положительных значений показателя степени n, как это было раньше, но также и для дробного и отрицательного показателя.

Известны также работы Ньютона в области алгебры.(в частности, данное им определение числа как отношения длин отрезков — произвольного и избранного за единицу; это определение имело немалое значение для развития представлений о действительном числе), геометрии (как аналитической, так и проективной), интерполяции (т. е. отыскания промежуточных значений какой-либо величины, заданной не уравнением, а отдельными численными значениями, в частности интерполяционная формула Ньютона, используемая и в настоящее время), вариационного исчисления (раздел математики, предметом исследования которого является определение наибольших и наименьших значений функционалов — переменных величин, зависящих от выбора одной или нескольких функций) и в других областях математики.

К сказанному хотелось бы добавить немного о методе интерполяции, пользе, получаемой от его применения в науке и технике. Воспользуемся примером. Допустим, что требуется найти какое-либо свойство и (теплоемкость, вязкость, теплопроводность, электропроводность) определенного вещества, например газа. Численные значения свойств вещества — величины переменные, зависящие от состояния вещества, в свою очередь определяемого по крайней мере двумя параметрами состояния (х, у), например температурой и давлением. На математическом языке это может быть представлено так: u = φ(х, у), т. е. свойство вещества есть некоторая функция состояния вещества (параметров состояния). К сожалению, эта функция достаточно точно неизвестна (за исключением редких частных случаев). Поэтому в большинстве случаев приходится прибегать к опытному определению численных значений и для различных х и у, в результате чего можно получить экспериментальные точки, подобные представленным на рис. 5. Здесь по оси ординат отложены значения и, по оси абсцисс — значения х; различные группы точек, как это показано на рис. 5 отвечают разным значениям у: у_1,  у₂, у₃… Проведенная для у₁ кривая — результат интерполяции. По ней и аналогичным кривым для у₂, у₃, и т. д. может быть составлена таблица значений и для круглых величин х и у.

Рис. 5. Интерполяция опытных данных

Как уже сказано, Ньютон много сделал для развития метода интерполяции. Существует также метод экстраполяции (лат. extra — сверх, вне и polio — приглаживать), отличие которого от интерполяции заключается в том, что с его помощью могут быть получены данные, лежащие за пределами исходных (отрезок кривой ab на рис. 5). Разумеется, метод экстраполяции менее надежен и точен, чем метод интерполяции.

Работы Ньютона охватывают очень большое число направлений физики, математики, химии. О многих из этих работ на страницах этой книги не было возможности даже упомянуть. Впрочем, такая цель и не ставилась.

В заключение приводим две выдержки из книг X. Юкавы и Дж. Бернала. X. Юкава пишет: «Обдумывание днем физической картины мира занимались многие ученые мира после Ньютона: как для него, так и для них это было могучим источником интереса к нашей науке. Стремление утвердить новый взгляд на мир, создать новый образ мироздания — прекрасно, и мне кажется, что это компетенция физиков, а не философов.

Разумеется, Ньютон многое отсек у реального мира, о котором размышляют физики. Представителям других специальностей абстрактный характер механики Ньютона кажется крупным недостатком. Но это критика слабых духом, звучащая на любой стадии развития науки. Конечно, Ньютон абстрагируется, но он оставляет самое существенное и создает единую картину мира. Ему принадлежит, по крайней мере, построение теории Солнечной системы. Это один из миров. Остается еще мир неподвижных звезд (наша Галактика) и множество других миров. В них он не успел разобраться, но Солнечная система прекрасно воссоздана в рамках его механики»^[136].

Дж. Бернал пишет по поводу труда Ньютона «Математические начала натуральной философии»: «Галлею потребовалось, по-видимому, использовать всю силу убеждения, на которую он был способен, чтобы заставить Ньютона в течение двух лет, с 1685 по 1686 г., воплотить найденное им решение проблемы движения планет в его труде «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica». Номинально книга была издана Лондонским королевским обществом, но Общество не имело средств, и Галлей был вынужден уплатить за издание этой книги из собственного кармана.

По убедительности аргументации, подкрепленной физическими доказательствами, книга эта не имеет себе равных во всей истории науки. В математическом отношении ее можно сравнить только с «Элементами» Евклида, а по глубине физического анализа и влиянию на идеи того времени — только с «Происхождением видов» Дарвина. Она сразу же стала библией новой науки, не столько как благоговейно чтимый источник догмы, хотя известная опасность этого и существовала, особенно в Англии, сколько как источник дальнейшего расширения изложенных в ней методов.

В своих «Началах…» Ньютон не только установил законы движения планет. Его главной целью, несомненно, было наглядно показать, каким образом всемирное тяготение может поддерживать систему мира. Однако Ньютон хотел сделать это не старым философским путем, а с помощью новой, количественной физики. При этом он должен был выполнить две другие задачи: прежде всего разрушить прежние философские концепции, старые и новые, и, во-вторых, утвердить свою собственную концепцию не только как истинную, но и как самый точный способ объяснения явлений»^[137].

Глава четвертая Наука и техника в XVII–XVIII вв

Философия в ХVII-ХVIII вв

Предыдущая глава была посвящена рождению современной науки. В этой главе мы расскажем о работе наиболее крупных ученых — современников Галилея и Ньютона, о развитии науки в XVIII в., после Ньютона, о великом русском ученом М. В. Ломоносове и о развитии техники в ХVII-ХVIII вв.

В XVI–XVII вв. происходил быстрый рост мануфактурного производства и торговли. В то же время ослаблялись объединения городских ремесленников — цехи, все острее давали себя чувствовать несообразности патриархального помещичьего землевладения. Все указывало на то, что внутри феодального общественного строя быстро развиваются капиталистические отношения, а сам феодальный строй все больше становится помехой экономическому и социальному развитию общества. Это означало, что наступил кризис феодального строя, во многих странах Европы приближались буржуазные революции. Кризис феодального строя носил не только экономический характер, это был также политический и духовный кризис. Феодально-монархический строй с его сословными привилегиями, полным пренебрежением к человеческой личности и ее элементарным правам, не говоря уже, об уважении к человеку, изжившей себя схоластикой и монополией церкви в духовной, идеологической области не только препятствовал развитию экономики, но и духовному развитию человека.

Первые буржуазные революции (Нидерланды, 60— 70-е годы XVI в.; Англия, 40—80-е годы XVII в.; ряд других европейских стран, XVII в.), наконец, Великая французская революция 1789–1794 гг., начавшаяся 14 июля 1789 г. штурмом Бастилии, открыли широкую дорогу капиталистическому развитию.

Капитализм представлял собой строй прогрессивный по сравнению с феодализмом. Как известно, капитализм — общественная формация, основанная на частной собственности и эксплуатации наемного труда. Другими словами, средства производства находятся в руках капиталиста, а рабочие вынуждены продавать ему свою рабочую силу. Механизм эксплуатации капиталистом рабочего — а без этого не может существовать капитализм — заключается в присвоении капиталистом так называемой прибавочной стоимости — разности между стоимостью^[138] создаваемой наемным рабочим продукции и стоимостью вложенного труда, т. е. оплатой капиталистом рабочему его труда. Следовательно, капиталист, оплачивая труд рабочего, всегда недодает ему некоторую сумму денег, как раз и равную прибавочной стоимости.

Для того чтобы иметь успех в борьбе со своими конкурентами, капиталист жизненно заинтересован в снижении стоимости выпускаемой продукции и повышении ее качества. Это дает ему увеличение прибыли — самого главного, в чем заинтересован капиталист. Поэтому владелец средств производства — капиталист стремится повысить технический уровень технологического оборудования, его экономичность, применить новейшие машины, т. е… использовать важные рычаги увеличения производительности труда со всеми вытекающими отсюда последствиями. Те предприятия, на которых все это успешно осуществлялось, процветали, а прибыли их владельцев росли. Хозяева же малоэффективных предприятий разорялись. Происходил, так сказать, процесс «естественного отбора» среди предпринимателей-капиталистов.

Кстати говоря, якобы имеющееся сходство между естественным отбором в природе и «естественным отбором» в обществе нашло отражение во взглядах английского священника и экономиста конца XVIII — начала XIX в. Мальтуса, утверждавшего, что численность народонаселения растет в геометрической прогрессии, в то время как средства существования людей — в арифметической. По Мальтусу, получалось, что рост населения слишком высок, он не отвечает отстающему от него росту средств существования. На этом основании Мальтус оправдывал непосильный труд, голод, эпидемии, войны, а со всем этим вместе — и капитализм. К. Маркс и Ф. Энгельс доказали глубокую ошибочность взглядов Мальтуса, показали, что в обществе не может быть «вечных и естественных» законов народонаселения, что не существует, в частности, «закона убывающего плодородия почвы». Наличие безработицы в странах капитала, например, объясняется отнюдь не перенаселением, а неисправимыми недостатками капиталистической системы. Взгляды Мальтуса не просто ошибочны, они бесчеловечны.

Развитие капитализма стимулировало технический прогресс, рост науки. Оно влекло за собой резкое ускорение развития промышленности. Не случайно также, как об этом уже говорилось, эпоха Возрождения — это время быстрого развития капиталистических отношений.

Быстрое развитие промышленности и естественных наук, крупнейшие достижения которых основывались на наблюдении и опытных исследованиях, давали стимул материалистическому направлению философии.

При этом необходимо отметить одно важное обстоятельство. Философы-материалисты древнего мира, во всяком случае многие из них, были диалектиками, как часто говорят современные философы, они отличались стихийно-диалектическим подходом к миру. В материалистической философии XVI–XVII вв. получил широкое распространение метафизический (механистический) метод мышления.

Как известно, термин «метафизика» имеет два определения: во-первых, как науки (философии), рассматривающей мир исходя не из чувственного его восприятия, а из представлений, создаваемых разумом, которому отдается приоритет перед чувственным восприятием; очевидно, такой способ восприятия мира является идеалистическим; во-вторых, как философского метода, в соответствии с которым процессы, протекающие в природе и обществе, рассматриваются не как следствия внутреннего развития, без их взаимосвязи; очевидно, что метафизический метод противоположен диалектическому; предпосылкой распространения метафизического метода в философии послужило механистическое естествознание. Философы-механицисты интересовались не столько исследованием процессов, происходящих как в природе, так и в обществе, сколько изучением вещей и их классификацией.

Под влиянием успехов естествознания того времени, достигнутых прежде всего в механике при широком использовании математических методов, в науке начала складываться точка зрения, достигшая своего расцвета в первой половине XIX в., согласно которой все явления природы имеют механическую основу, все они могут быть объяснены с помощью законов механики Ньютона, являются следствием действия простых сил. На протяжении свыше двух столетий после Ньютона многие ученые пытались — иногда успешно, иногда нет — применить законы механики для объяснения различных физических явлений. Эти двести с лишним лет явились временем расцвета механистического воззрения. В дальнейшем была установлена ошибочность всеобщего механистического подхода — оказалось невозможным все явления природы свести к классической механике.

К концу XVI в. Англия стала одним из основных центров развития промышленности, естественных наук и философии. Английский философ и государственный деятель лорд-канцлер в период 1618–1620 гг. Френсис Бэкон (1561–1626), однофамилец Роджера Бэкона, был родоначальником английского материализма. Его жизнь и деятельность относятся к кануну буржуазной революции в Англии.

Для Ф. Бэкона были особенно характерны две стороны его взглядов. Во-первых, в своей основе его взгляды были материалистическими: он считал материю первичной, ее существование объективным, независимым от человеческого сознания. В отличие от ряда следовавших за ним философов-материалистов Ф. Бэкон считал материю активной, неразрывно связанной с движением, могущим иметь различные формы. Он рассматривал движение как прирожденное свойство материи. Придавая первостепенное значение знаниям, науке, Ф. Бэкон в то же время признавал религию. Он считал, что наука и религия должны быть взаимонезависимыми.

Второе, что было особенно характерно для Ф. Бэкона, — это признание наблюдения, эксперимента важнейшим средством научных исследований, познания истины. Как следует из сказанного, Р. Бэкон и Ф. Бэкон — не только однофамильцы. Оба они были материалистами, придавали большое значение наблюдению и эксперименту. Правда, между ними было и существенное различие: в то время как Р. Бэкон был хорошим экспериментатором, Ф. Бэкон лично никогда экспериментальными исследованиями не занимался. В области математики и физики Ф. Бэкон, по-видимому, не обладал сколько-нибудь значительными знаниями. Он не придавал значения работам Галилея, был противником учения Коперника.

Труды Ф. Бэкона имели большое значение для становления и развития английского материализма. «Бэкон, как Колумб, — писал А. И. Герцен, — открыл в науке новый мир, именно тот, на котором люди стояли спокон века, но который забыли, занятые высшими интересами схоластики; он потряс слепую веру в догматизм»^[139].

Английский философ Томас Гоббс (1588–1679) может считаться первым материалистом, разработавшим завершенную систему механистического материализма. Из всех естественных наук Гоббс особое значение придавал геометрии и механике. Он считал, что метод, применяемый в геометрии и механике, должен быть распространен на все науки независимо от предмета изучения. Гоббс высоко ставил Евклида и Галилея. С последним он был знаком лично.

Гоббс стоял на позиции материализма, резко отрицательно относился к средневековой схоластике, к идеализму вообще и античному в частности. Как и Ф. Бэкон, он считал существование материи объективным, не зависящим от сознания людей. Гоббс писал: «Твердо установлено, что материю нельзя ни производить, ни уничтожить, ни увеличивать, ни уменьшать, ни двигать с места по нашему желанию (т. е. без приложения внешней силы, — В. К.)»^[140].

Однако Гоббс в отличие от Ф. Бэкона не считал, что материя способна к саморазвитию. Он полагал, что движение является главным, на чем сосредоточено внимание всех наук. Но, как человек, исповедующий механистический материализм, Гоббс понимал под движением не более чем перемещение в пространстве, вызванное внешним воздействием (толчком). Таким образом, во взглядах Гоббса уже ясно просматривалась тенденция считать механическое движение основой всех физических явлений, — тенденция, получившая, как уже сказано, свое наибольшее развитие в первой половине XIX в. Действительно, Гоббс писал, например: «Что такое сердце, как не пружина? Что такое нервы, как не такие же нити, а суставы, как не такие же колеса, сообщающие движение всему телу, как этого хотел мастер?»^[141]

Если философские взгляды Гоббса были для того времени прогрессивными, то этого нельзя сказать о его социально-политической позиции. Гоббс считал всех людей равными. Но его выводы из этого положения несколько неожиданны. Поскольку, рассуждал Гоббс, люди между собой равны, а по своей природе они эгоисты и существа очень злобные, если их предоставить самим себе, не учредить обязательного для них порядка, то непременно будет происходить «война всех против всех». Поэтому Гоббс считал необходимым образование государства, для которого предпочтительной является монархическая форма управления. Правда, Гоббс не поддерживал абсолютной, феодальной монархии, но был сторонником деспотического государства, подавления народных восстаний. Сам Гоббс называл предлагаемое им государство Левиафаном, т. е. именем мифического библейского чудовища. Сочинение Гоббса, посвященное проблемам государства, так и называется — «Левиафан».

Французский философ-материалист, математик и астроном Пьер Гассенди (1592–1655) жил во время, когда во Франции быстро развивались капиталистические отношения, но силы буржуазии были еще недостаточны, чтобы взять верх над феодально-аристократическим сословием. Абсолютная монархия, усиливавшаяся в это время во Франции, содействовала в известной мере росту капиталистических отношений. Известный политический деятель первой половины XVII в, — кардинал Ришелье, занимавший пост первого министра в период царствования Людовика XIII, а фактически бывший правителем Франции, поощрял развитие промышленности и торговли, расширение колониальных владений. Это время характерно также увеличением числа восстаний крестьян и ремесленников, положение которых в результате роста налогов становилось все более бедственным.

Гассенди, как уже сказано, был не только философом, но также математиком и астрономом. Он занимался физиологией и анатомией, производил астрономические наблюдения: зафиксировал прохождение Меркурия по диску Солнца, предсказанное ранее Кеплером, совместно с известным математиком Ферма, о котором выше уже говорилось, создал «Астрономический указатель». Совместно с Ферма была написана работа «Об ускорении при падении тяжелых тел». Гассенди был сторонником Галилея и Коперника. С Галилеем он вел переписку.

И все же Гассенди более всего известен как философ-материалист. Он, так же как и Гоббс, резко отрицательно относился к схоластике и, наоборот, высоко ценил античных материалистов, особенно Демокрита и Эпикура. Гассенди вслед за Демокритом и Эпикуром считал, что Вселенная состоит из атомов — мельчайших и далее неделимых частиц материи — и пустоты. Однако в отличие от Эпикура, придававшего богам чисто созерцательную функцию, Гассенди утверждал, что если пространство и время никем не сотворены и существуют вечно, то атомы, имеющие внутренний стимул к движению,созданы богом. Философ-материалист, профессор философии и математики и в то же время священник, Гассенди в своих сочинениях употреблял такие слова и словосочетания, которые должны были удостоверить, что сам-то он является настоящим католиком. Известный французский философ-материалист и писатель Дени Дидро говорил не без юмора: «Бедному Гассенди пришлось нацепить на Эпикура маску христианства, дабы избегнуть венца мученика»^[142]. Не будем забывать, что Гассенди родился всего лишь на 44 года позже Джордано Бруно.

Гассенди, так же как и Эпикур, считал, что душа телесна. Он говорил, что душа, как и все вещественное, состоит из атомов. Но только эти атомы — другого рода. Гассенди называл их огненными атомами. Он считал, что врожденных идей не существует. Душа — это чистый лист бумаги. Посредством органов чувств мы получаем представление о внешнем мире. Представление о том во внешнем мире, что мы не в состоянии уловить с помощью органов чувств, например атомы вследствие малости их размеров, создается посредством разума на основании ощущений, имеющих отношение (хотя бы косвенное) к данному объекту.

Что касается социальных проблем, то здесь взгляды Гассенди близки к взглядам Гоббса. Гассенди считал, что образование государства есть, по сути дела, результат соглашения между людьми, направленного на то, чтобы ценой потери некоторых своих прав, передаваемых государству, создать упорядоченное общежитие. Важнейшей, первой гарантией, которую давало государство, было, по мнению Гассенди, сохранение личной собственности. Гассенди был сторонником абсолютной монархии. Он замечал при этом, что в случае, когда монарх становится узурпатором, народ должен заменить его другим правителем.

Выдающийся французский ученый Рене Декарт (1596–1650) наиболее всего известен как философ и математик. Значительную часть жизни он прожил в Голландии, где и были написаны его основные сочинения.

Если спросить математиков, что из сделанного Декартом в науке является наиболее важным, то большинство из них, вероятно, укажут на аналитическую геометрию, основы которой были созданы Декартом, так сказать, из геометрии и алгебры, на использование (а может быть, и введение) им переменной величины, понятие которой легло в основу разработанного Ньютоном и Лейбницем дифференциального и интегрального исчисления. Бели обратиться с таким же вопросом к философам, то большинство из них скорее всего укажут на философию. Заметим кстати, что это совсем не плохо. Гораздо хуже было бы, если, отвечая на вопрос, математики указали бы иа философию, а философы — на математику. Безусловно, Декарт был одним из крупнейших философов и математиков XVII в.

Хотя настоящий раздел книги посвящен главным. образом вопросам философии, но мы хотим с целью лучшего представления о Декарте и его научных трудах в целом кратко рассказать здесь же и о его исследованиях и достижениях в области математики и некоторых разделах естественных наук.

Рис. 6. Оси координат и координаты точек.

Создание Декартом основ аналитической геометрии, введение для этого осей координат^[143], носящих теперь наименование декартовых координат (рис. 6), введение им — многих алгебраических обозначений, формулирование понятия переменной величины — все это и многое другое, сделанное Декартом, представляло собой важный шаг в развитии математики и геометрии. «Главным вкладом Декарта в математику, — пишет Дж. Бернал, — было применение аналитической геометрии, благодаря которой кривая может полностью выражаться в уравнении, связывающем значение координат ее точек с неподвижными осями. Это было больше, чем простое отражение геометрии в алгебре. Уничтожалось различие между греческой наукой о континууме — геометрией и вавилоно-индийско-арабским исчислением чисел — алгеброй. С этого момента эти две отрасли науки объединились, чтобы совместно взяться за решение задач, которых до того времени никто даже не пытался решить»^[144].

Философия Декарта — философия дуализма (от лат. dualis — двойственный), которой в отличие от монизма (от греч. monos — единственный) — материализма или идеализма — признаются два равноправных начала: материалистическое (материя) и идеалистическое (дух). Декарт был одним из первых и наиболее крупных представителей дуализма.

Декарт считал, что мир беспределен и существует вечно. В отличие от греческих философов-материалистов и их более поздних последователей, утверждавших, что материя состоит из мельчайших, далее неделимых частиц — атомов, а мир — из атомов и пустоты, Декарт полагал, что материя однородна и беспредельно делима. Материя, по Декарту, пассивна, не способна к саморазвитию. Источником движения может быть только внешнее воздействие, толчок. Декарт считал, что творцом материи, совершившим также и первый толчок, является бог.

Декарт вместе с Ф. Бэконом и рядом других ученых того времени активно выступал против схоластики, видя в ней препятствие развитию науки. Он стремился к тому, чтобы наука в большей мере служила людям, больше приносила им пользы. Декарт считал, что, для того чтобы познать истину, ничего нельзя принимать на веру, все должно подвергаться сомнению. В этом не было оттенка скептицизма, т. е. сомнения в существовании верных критериев истины. Декарт просто полагал, что подвергать все сомнению означает лучше проверить, прежде чем согласиться.

Сам по себе принцип все подвергать сомнению, ничего не принимать на веру был направлен против схоластики, против теологии, за материализм в науке. Но далее Декарт рассуждал, по-видимому, приблизительно так. Все, что я вижу, все, что я чувствую, необходимо подвергать сомнению. Что же безусловно? Безусловен, отвечал он, сам факт моего сомнения. Эти или, скорее всего, подобные им рассуждения Декарт обобщил словами: «Cogito, ergo sum» — «Я мыслю, следовательно, я существую». Но эти слова имеют уже не материалистический, а идеалистический характер. Согласно материалистическому взгляду па мир, основой познания является объективная реальность, жизнь, практика, в то время как сознание человека является воспроизведением (отражением) реального мира в мышлении.

Декарт — дуалист по своим убеждениям — в области естествознания (физики) видел в материи источник познания, выступал до определенного предела с позиций механистического материализма, а в области философии — как метафизик в самом широком смысле этого слова.

Круг научных интересов Декарта был весьма велик. Он занимался также рядом вопросов физики и астрономии (высказал положение о сохранении количества движения, дал понятие импульса силы, разработал не принятую впоследствии наукой теорию образования небесных тел как результата вихревого движения частиц материи), физиологии (первым высказал соображения о рефлексе; известно, как высоко ценил его И. Павлов) и некоторых других областей науки.

Дуалистическое направление в философии и естествознании, созданное Декартом и его последователями, известно под названием картезианства (от латинизированного имени Декарта Cartesius — Картезий).

Одним из крупнейших философов XVII в. был нидерландский ученый Бенедикт Спиноза (1632–1677). Он родился в еврейской купеческой семье в Амстердаме, обучался в учебном заведении, предназначенном для подготовки раввинов. Еще с юношеских лет Спиноза увлекался философией и естественными науками, особенно трудами Декарта, Ф. Бэкона, Гоббса, Джордано Бруно. Это определило его жизненный путь. Он порвал с иудейской религией, все его интересы были сосредоточены на философии. За это он был подвергнут иудейской церковью «великому отлучению». Большую часть жизни Спиноза провел в сельской местности и в предместье Гааги — Рейнсбурге. Вокруг него создался круг людей, состоявший из его учеников, последователей и друзей, в число которых входил Ян де Витт — фактический правитель (1650–1672) буржуазной республики, образовавшейся в результате Нидерландской буржуазной революции XVI в., просуществовавшей до 1795 г. и носившей название Соединенных провинций.

Философские взгляды Спинозы обладали известной непоследовательностью. Но в целом Спиноза был материалистом. Большинство его трудов враждебно встречалось церковными кругами. В результате при жизни Спинозы под его именем было издано только одно сочинение — «Принципы философии Декарта» с приложением «Метафизические мысли».

Спиноза, так же как его предшественники Ф. Бэкон, Гоббс, Декарт и др., осуждал схоластику и выступал с резкой ее критикой. Как уже сказано, Спиноза проявлял большой интерес к трудам Декарта, к естественным паукам, особенно к математике и механике. Он даже пытался применить методы математики и механики к другим наукам. Впрочем, Спиноза не был одинок в таких попытках. По этому поводу Дж. Бернал замечает: «Возникла тенденция вообще обходить те области опыта, которые в то время не могли быть сведены к математике, и выражать математически, с несколько комичными результатами, даже те области, которые никакого отношения к математике не имели. Так, например, один из последователей Гарвея пытался объяснить действие различных желез тела относительной инерцией их частиц, зависевших от того, под каким углом были направлены их протоки. Особенно любопытный случай произошел в области общественных наук, когда Спиноза, самый замечательный из всех философов XVII в., попытался свести к математическому принципу этику»^[145].

Спиноза отождествлял представления о боге и о природе (мировом целом). Иначе говоря, его можно было бы, используя принятую в философии терминологию, назвать пантеистом (от греч. pan — все и theos — бог). В понятие субстанции (от лат. substantia — то, что лежит в основе, сущность) — одно из основных в учении Спинозы — им вкладывалось все существующее и вместе с тем высшее начало — бог. Спиноза считал субстанцию (природу) бесконечной, существующей вечно, не нуждающейся ви внешнем вмешательстве, чтобы существовать, т, е. причиной самой себя. Отождествление природы с богом, сделанное Спинозой во время, когда религия обладала большой силой, следует, наверное, рассматривать как выражение им отнюдь не религиозной точки зрения. Недаром Спинозу считали по совокупности материалистом и атеистом, а некоторые его современники говорили, что материальная субстанция не может иметь единства с богом.

Итак, субстанция, по Спинозе, — первооснова всего существующего, в том числе и человека. Поскольку субстанция есть бесконечно существующая природа, рассуждал Спиноза, она должна иметь бесконечно большое количество свойств (атрибутов). Из них нам известны два: протяженность и мышление, Вспомним: у Декарта протяженность и мышление — атрибуты разных субстанций: материальной и духовной, а у Спинозы — одной. Поэтому бог Спинозы, так сказать, существенно отличается от общепринятого прототипа: он уже не есть более нечто стоящее неизмеримо выше природы, сотворившее ее и управляющее ею. Вероятно, пе будет ошибкой сказать: творя своего бога, Спиноза разрушил бога вообще. Лучшее доказательство этого — ненависть, которую вызывали сочинения Спинозы у церкви.

Спиноза ввел также термин модус (от лат. modus — вид, мера, способ), под которым понимал состояние субстанции, отвечающее данному конкретному предмету, присущим ему свойствам. Следовательно, в отличие от атрибута, выражающего общие свойства субстанции, модус определял у Спинозы конкретные свойства данного единичного предмета. В отличие же от неподвижной и неизменной, как думал Спиноза, субстанции модус является подвижным, причем движение модуса (переход от перво-; причины — неподвижной субстанции — к подвижному миру, модусов) создается особого рода модусом — модусом движения, присущим реальным, движущимся предметам. Таким образом, у субстанции, по Спинозе, отсутствует атрибут движения — другими словами, движение не является неотъемлемым свойством субстанции.

Спиноза, признавая возможность безграничного познания мира, считал в то же время чувственное его познание, т. е. познание мира человеком посредством органов чувств, недостаточным, могущим привести к искажению истинной картины. Спиноза полагал, что чувственное восприятие создает не столько отображения действительных предметов, сколько свидетельствует о состоянии воспринимающего органа (организма), на который воздействуют, изучаемые предметы. Оно способно к ограниченному познанию не субстанции, а только модусов. Адекватные (от лат. adaequatus — приравненный, равный), т. е. верные, точно отображающие действительность, идеи могут возникать только в результате понимания (достигаемого рассудком и интуицией), противопоставлявшегося Спинозой чувственному восприятию. Спиноза рассматривал интуицию как проявление познания высшего рода, не только не противостоящее разуму, но, наоборот, являющееся результатом его наиболее эффективной деятельности.

Так же как и Гоббс, Спиноза считал необходимым образование государства в результате соглашения (договора) между людьми для защиты их личных и общих интересов. Однако в отличие от Гоббса Спиноза был сторонником не монархии, а демократического образа правления. В частности, он отстаивал свободу слова, которая, по его мнению, не должна ограничиваться ни государственной, ни духовной властью.

Как уже говорилось, сам характер философии Спинозы давал основание обвинить его в атеизме. Действительно, Спиноза, выступая против монархии, за республику, критиковал церковь за пособничество монархизму. Он утверждал, что главной причиной религиозных предрассудков и суеверий является страх и недостаточное понимание людьми многих природных явлений. Спиноза прекрасно понимал, что так называемые чудеса, с помощью которых делались попытки поднять религиозное чувство в народе, представляют собой самый обыкновенный обман, и выступал против этого. Однако в вопросах религии его взгляды отличались непоследовательностью. Он считал, что большинство людей, не в пример «мудрецам», не в состоянии понять истинную сущность многих природных явлений, преодолеть страх и поэтому для них (т. е. для большинства людей) религия со всеми ее суевериями нужна и даже полезна, как средство соблюдения норм морали, дисциплины и правопорядка.

Английский философ-материалист Джон Локк (1632–1704), современник и друг Ньютона, родился в г. Рингтоне (юго-западный район Англии), в семье адвоката. Значительная часть его жизни связана с Оксфордским университетом. Здесь Локк, будучи студентом, изучал философию, естественные науки и медицину, а затем около 10 лет вел педагогическую работу (преподавал греческий язык и риторику). Он был также врачом-практиком, занимался дипломатической и государственной деятельностью.

Философия Локка основана на сенсуализме (от лат. sensus — чувство, восприятие). Иными словами, он считал воспринимаемые органами чувств человека ощущения внешнего мира основным источником знания. Локк отвергал существование врожденных идей, т. е. идей, изначально присущих человеку и никак не зависящих от опыта, понятие о которых восходит к Платону и нашло дальнейшее развитие в работах Декарта, Лейбница и некоторых других философов. Локк полагал, что человеческий разум в момент появления человека на свет подобен чистой доске, на которой в дальнейшем в результате чувственного восприятия внешнего мира появляются различные записи.

Следует заметить, что сенсуализм, основным принципом которого является «нет ничего в разуме, чего не было бы в чувствах», был присущ как философам-материалистам, так и философам-идеалистам. Философы-материалисты (например, Гоббс, Гассенди, Локк, Дидро)(видели в сенсуализме обусловленность знания чувственным восприятием внешнего мира. Философы-идеалисты ((например, Лейбниц, Беркли, Юм) считали, что чувственное знание является первичным^[146]. Таким образом, сам по себе сенсуализм не есть еще материализм.

Материалистическая в своей основе позиция Локка была непоследовательной. В процессе познания, говорил Локк, человек использует внешний и внутренний опыт. Первый из них накапливается путем чувственного знакомства с внешним миром, позволяющего определить первичные качества предметов, к которым Локк относит, в частности, размеры, форму, движение, покой.

Внутренний опыт, по Локку, результат рефлексии^[147], внутренней деятельности души, дающей возможность узнать вторичные качества предметов — цвет, звук, вкус и др.

Локк был не только другом Ньютона, но и очень высоко ценил созданную им механику. Локк видел в законах и методах механики Ньютона большие скрытые возможности (в смысле перенесения этих законов и методов на другие области естествознания^[148]), чем это было на самом деле, а также пытался использовать методы механики и философии. Другими словами, Локк был механицистом и метафизиком. Вполне возможно, что именно по этой причине в разряд первичного качества попали те свойства предметов внешнего мира, которые могут быть измерены и выражены принятыми в механике единицами.

Локк разделяет идеи и представления на простые и сложные. К простым он относит все, что получено с помощью ощущений и рефлексии. Следовательно, к ним относятся свойства предметов и первичного и вторичного качества, о которых мы говорили. К сложным идеям и представлениям Локк относил те идеи и представления, которые образуются в результате деятельности ума, на основе простых идей и представлений, комбинирования ими; они могут быть наиболее сложными и иметь абстрактный характер.

В философских взглядах Локка немало недоговоренного, далеко не везде поставлены точки над i. Так, например, нет ответа на вопрос о том, является ли рефлексивный опыт полностью основанным на опыте внешнем (чувственном), не могущем существовать без него или нет. А между тем ответ на этот вопрос дает возможность судить о том, какова в данном случае позиция автора — материалистическая или идеалистическая.

Что касается отношения к религии, то Локк был деистом, т. е. признавал бога как высшее разумное начало, создавшее мир, установившее для него свои законы и давшее первый толчок движению, но далее не вмешивающееся в развитие природы (мира). Такая позиция приводит к отрицанию «промысла божьего» и всякого рода чудес. Деисты были терпимы к различным вероисповеданиям, отрицали церковные догматы, считали религию делом не государства, а отдельных общин. Но они, конечно, не были атеистами.

Известны работы Локка экономического направления, посвященные главным образом вопросам денег и денежного обращения, а также педагогического профиля. В этих последних Локк, отрицавший врожденность нравственных понятий, большое значение придавал воспитанию. Но так как Локка не интересовало народное образование, а свое внимание он концентрировал на подготовке «дельца-джентльмена», то он отдавал предпочтение не школе, а домашнему обучению. Локк с большим вниманием относился к физическому воспитанию, не признавал средневековых традиций схоластического образования.

Философия Локка отвечала интересам буржуазии, его иногда справедливо называют создателем идейно-политической платформы либерализма. Подобно некоторым другим философам (Гоббсу, Гассенди, Спинозе), Локк был сторонником образования государства на основе взаимного соглашения между людьми. Он считал, что предпочтение должно быть отдано буржуазно-конституционной монархии, а наиболее важная задача государства — охрана частной собственности. Локк был сторонником парламентской системы государственного устройства и решения вопросов по принципу большинства. Английская буржуазная конституция была составлена в значительной мере на основе соображений Локка о государстве.

Немецкий философ и ученый-естествоиспытатель Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716) более всего известен как выдающийся математик, создавший одновременно с Ньютоном и независимо от него основы дифференциального и интегрального исчисления, и как философ. Но, кроме того, Лейбниц много занимался другими разделами математики (алгеброй, геометрией, математической логикой), физикой, языкознанием, психологией, юридическими науками, историей и биологией. Он был также талантливым изобретателем.

Лейбниц родился в Лейпциге, в семье профессора университета. В Лейпцигском и Йенском университетах он изучал главным образом философию и юридические науки. Большую часть жизни (около 40 лет) находился на службе у ганноверских герцогов в качестве библиотекаря, историографа и советника юстиции. Лейбниц был инициатором образования и первым президентом (с 1700 г.), Берлинского научного общества, на основе которого в дальнейшем была создана академия наук. В 1673 г. во время посещения Лондона был избран членом Королевского общества, а в 1700 г. — Парижской академии наук. Лейбниц неоднократно встречался с Петром I, который высоко ценил его и советовался с ним по вопросам развития образования и науки в России.

Заслуги Лейбница в науке весьма велики. Выше уже было сказано о создании им (параллельно с Ньютоном) основ дифференциального и интегрального исчисления. На этом, вероятно наиболее крупном, научном достижении Лейбница мы более останавливаться не будем. Как уже говорилось, Лейбницем было много сделано и в других областях науки. Так, например, он выдвинул свою точку зрения об истории Земли, причем особое значение придавалось им вулканической деятельности. Лейбниц утверждал, что между различными животными и растениями Земли имеется родство, что существует «лестница живых существ» и что только незнание ее промежуточных ступеней заставляет нас считать, что виды в живой природе как бы отделены друг от друга непереходимой пропастью. Он изучал палеонтологию, проявлял интерес к следам ископаемых животных и растений. Лейбницем; было написано большое число работ по вопросам истории, языкознания и права.

Лейбниц проявлял также большой интерес к технике, к изобретательской деятельности. Его внимание, в частности, привлекли паровые машины. По-видимому, советы Лейбница имели немалое значение для французского физика и изобретателя Дени Папена, работавшего над созданием парового котла и двигателя. Лейбниц занимался разработкой и проектированием самых различных устройств: оптических и некоторых других приборов, гидравлических и воздушных машин, некоторого подобия современных аналоговых вычислительных машин, т. е. таких вычислительных машин^[149], решение задачи которыми достигается путем подбора и непрерывного воспроизводства процесса, моделирующего в отношении изменения параметров расчетное уравнение.

Лейбниц был, одним из крупнейших философов XVII–XVIII вв. Если характеризовать его как философа очень кратко (а значит, неизбежно упрощенно), то можно сказать, что он был философом-идеалистом, учение которого содержало элементы диалектики. В основе его философских взглядов лежит понятие о монадах (от греч. monados — единица, единое) — нематериальных, духовных началах всего существующего, как бы нематериальных атомах, не имеющих протяженности, неделимых, не занимающих места в пространстве, которое он рассматривал как безгранично делимое. В то же время каждая монада индивидуальна, отлична от всех других и обладает деятельной силой, т. е. способна к саморазвитию. Это выглядит как утверждение того, что материя и движение неразрывно связаны. Первичной монадой, считал Лейбниц, является божество, бог, которому и принадлежит создание других монад, причем уже при создании монад богом предусмотрена согласованность их действий. Лейбниц ввел теологическое понятие предустановленной гармонии^[150], что предопределило оправдание его философией существующего в человеческом обществе, этом лучшем из миров, установленного богом порядка.

Реальный мир, в котором существует человек, Лейбниц считал не более чем чувственным, несовершенным выражением истинного духовного мира монад. Лейбниц признавал существование двух родов истин: истин разума и истин факта. Истины разума определяются с помощью законов логики и не могут быть установлены путем опыта, истины факта, наоборот, — с помощью опыта. Материя, по Лейбницу, имеет в своей основе духовное начало — монады — и представляет собой как бы инобытие монад. Материя в отличие от монад лишена саморазвития, ей свойственно движение, но не самодвижение. Таким образом, в отношении материи взгляды Лейбница были механистическими.

Сложная и противоречивая философия Лейбница была кратко охарактеризована В. И. Лениным: «Моя вольная передача: Монады = души своего рода. Лейбниц = идеалист. А материя нечто вроде инобытия души или киселя, связующего их мирской, плотской связью»^[151].

Философия Лейбница имела большое влияние на развитие философской мысли, особенно в Германии. Немецкий философ-идеалист Христиан Вольф (1679–1754), занимавшийся популяризацией и систематизацией его философских сочинений, немало способствовал этому. Правда, он при этом отказался от присущих философии Лейбница элементов диалектики и полностью принял метафизический метод мышления.

Ирландец Джордж Беркли (1685–1753) был, если можно так сказать, крайним философом-идеалистом. Он утверждал, что внешний мир иначе как в восприятии и мышлении человека вообще не существует. Философия Беркли — это философия субъективного идеализма, но только рассматривающая дух, сознание, мышление первичным, а материю вторичной (это свойственно идеализму вообще), но и либо вовсе отрицающая (естественно, на уровне теоретического мышления) существование реального мира, помимо сознания субъекта (солипсизм, от лат. solus — единственный и ipse — сам), либо считающая реальный мир полностью определяемым сознанием.

Беркли родился в дворянской семье, учился в Дублинском университете, жил в Лондоне, посетил Францию, Италию и Америку, занимался миссионерской деятельностью на Бермудских островах, с 1732 г. был епископом в Ирландии. Есть основания думать, что уже в студенческие годы он поставил перед собой цель стать защитником религии, вести борьбу с атеизмом и материализмом.

Б работе «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин писал: «Тут мы подошли и к тем «вредным» выводам из «абсурдного» учения о существовании внешнего мира, которые заставили епископа Беркли не только теоретически опровергать это учение, но и страстно преследовать сторонников его, как врагов. «На основе учения о материи или о телесной субстанции, — говорит он, — воздвигнуты были все безбожные построения атеизма и отрицания религии… Нет надобности рассказывать о том, каким великим другом атеистов во все времена была материальная субстанция. Все их чудовищные системы до того очевидно, до того необходимо зависят от нее, что, раз будет удален этот краеугольный камень, — и все здание неминуемо развалится»^[152].

И далее: «Откровенно рассуждал, простовато рассуждал епископ Беркли! В наше время те же мысли об «экономном» удалении «материи» из философии облекают в гораздо более хитрую и запутанную «новой» терминологией форму, чтобы эти мысли сочтены были наивными людьми за «новейшую» философию!

Но Беркли не только откровенничал насчет тенденций своей философии, а старался также прикрыть ее идеалистическую наготу, изобразить ее свободной от нелепостей и приемлемой для «здравого смысла». Нашей философией, — говорил он, инстинктивно защищаясь от обвинения в том, что теперь было бы названо субъективным идеализмом и солипсизмом, — нашей философией «мы не лишаемся никаких вещей в природе»… Природа остается, остается и различие реальных вещей от химер, — только «и те и другие одинаково существуют в сознании»»^[153].

Беркли утверждал, что человеческий ум способен воспроизвести идею вещи, но не общую идею материи. Поэтому он не признавал существования телесной субстанции, считал неоправданным введение понятия материи в общем, философском смысле этого слова. По этому поводу В. И. Ленин писал: «Беркли не отрицает существования реальных вещей! Беркли не разрывает с мнением всего человечества! Беркли отрицает «только» учение философов, т. е. теорию познания, которая серьезно и решительно берет в основу всех своих рассуждений признание внешнего мира и отражения его в сознании людей»^[154].

И далее В. И. Ленин говорил о позиции Беркли: «Будем считать внешний мир, природу — «комбинацией ощущений», вызываемых в нашем уме божеством. Признайте это, откажитесь искать вне сознания, вне человека «основы» этих ощущений — и я признаю в рамках своей идеалистической теории познания все естествознание, все значение и достоверность его выводов. Мне нужна именно эта рамка и только эта рамка для моих выводов в пользу «мира и религии». Такова мысль Беркли»^[155].

Бернал замечает: «Идеалист ирландец Беркли отрицал, в интересах официальной религии, всякую иную реальность мира и науки, кроме существующей в глазах бога. Идея эта не пользовалась в то время особой популярностью, однако она должна была стать основной для реакции в XX веке»^[156]. Последнее может показаться удивительным, но тем не менее отвечает действительности.

В. И. Ленин в уже цитировавшемся труде «Материализм и эмпириокритицизм» подверг анализу и аргументированной критике идеалистическую философию Беркли и его последователей конца XIX — начала XX в.

Большое значение в развитии общественной мысли конца XVII–XIX в. имели просветители, подвергавшие резкой критике феодальное устройство и официальную религию. Их деятельность была важной частью общественных процессов, подготовивших буржуазные революции. В первую очередь это относится к Великой французской революции. В различных странах деятельность просветителей имела свой, свойственный этим странам характер. В России просветительство возникло в XVIII и., к числу выдающихся русских просветителей относится Л. И. Радищев. В XIX в. крупнейшими просветителями России были революционные демократы В. Г. Белинский, А. И. Герцен, Н. Г. Чернышевский.

Одним из первых французских буржуазных просветителей был Пьер Бейль (1647–1706). Он родился в семье священника-протестанта на юге Франции, учился в Тулузском и Женевском университетах, был профессором философии Протестантской академии в Седане. В царствование Людовика XIV эта академия была закрыта, протестант Бейль был вынужден уехать в Голландию. Там он стал профессором философии Роттердамского университета, но уже под давлением протестантских теологов должен был оставить и это место.

В начале своей философской деятельности Бейль, будучи протестантом, болез всего критиковал католицизм. В дальнейшем его критические статьи и памфлеты стали касаться не только католической церкви, но и протестантской. Бейль не был атеистом, но он стоял на позиции веротерпимости. Более того, он утверждал, что религия, вера не являются обязательным условием жизни общества, и допускал существование общества, состоящего только из атеистов. Не атеизм унижает человека, говорил Бейль, а предрассудки и суеверия. Критика церковных догм, можно сказать, даже религиозный скептицизм, содержащийся в сочинениях Бейля, сделали их содействующими развитию идей атеизма и материализма.

Одним из выдающихся французских просветителей первой половины XVIII в. был философ и правовед Шарль Луи Монтескьё (1689–1755). Уже в своем первом сочинении «Персидские письма», увидевшем свет в 1721 г., Монтескьё выступил с острой критикой феодального строя, нравов привилегированных кругов феодального общества, государственных порядков при Людовике XIV. Он выступал также с критикой средневековой схоластики и теологии. Монтескьё не был атеистом, он разделял взгляды деистов, т. е., отвергая догматы католической церкви, как и других религий, признавал существование мирового разума — бога, сотворившего вселенную (природу) установившего для нее законы, придавшего ей движение, но далее не вмешивающегося в ее развитие, С другой стороны, взгляды Монтескьё были во многом близки материализму. Он считал, что основой знания, объективной истины является опыт, чувственное восприятие человеком реального мира. Монтескьё отрицательно относился к учениям древнегреческих философов-идеалистов Сократа и Платона (в частности, понятие мира идей Платона рассматривал как надуманное, не отвечающее действительности) и фрацузского философа-идеалиста второй половины XVII — начала XVIII в. Мальбранша, утверждавшего невозможность взаимодействия души и тела без прямого вмешательства бога^[157].

Произведение Монтескьё «О духе законов», вышедшее из печати в 1748 г. и составляющее вместе с «Персидскими письмами» основу его литературного наследства^[158], посвящено социологическим вопросам. Монтескьё подверг критике и отверг как такое объяснение исторических процессов, согласно которому все происходит по воле божества, провидения (провиденциализма), так и точку зрения Гоббса, в соответствии о которой неорганизованному человеческому обществу свойственна война всех против всех. В противоположность Гоббсу Монтескьё утверждал, что людям, человечеству свойственна не война всех против всех, а мир и равенство.

По мнению Монтескьё, идеал государства — конституционная монархия. Осуждая французскую абсолютную монархию, Монтескьё отрицал революционный способ преобразования общества. Он считал, что переход от абсолютной монархии к конституционной может и должен быть осуществлен путем реформ. Монтескьё разделял точку зрения Локка о необходимости разделения власти: он полагал, что в рамках конституционной монархии законодательная власть должна принадлежать двухпалатному парламенту, верхняя палата которого (членство в ней передавалось по наследству) выражала бы точку зрения дворянства, а исполнительная власть — королю и правительству. Социальные и правовые взгляды Монтескьё имели широкое распространение. Они были восприняты буржуазными идеологами периода Великой французской революции, использованы при составлении французских конституционных актов XVIII в. (Декларации прав человека и гражданина 1789 г., Конституции 1791 г.) и Конституции США 1787 г.

Монтескьё явился создателем так называемого «географического» направления буржуазной социологии, согласно которому законы каждой страны, нравственный облик народа определяются не только ее экономикой, господствующей религией и политическими институтами, но также и географическими факторами, в частности климатом и почвой. Философы-материалисты в своем большинстве резко отрицательно отнеслись к «географическому» направлению социологии Монтескьё, справедливо видя в нем способ оправдания капиталистической эксплуатации, неравенства, рабства и колониального грабежа.

Мари Франсуа Вольтер (Аруэ, 1694–1778), писатель и философ, по праву считается главой буржуазных просветителей Франции первой половины XVIII в. Вольтер широко известен как талантливый писатель, обличитель и сатирик, выступавший против феодальной идеологии, духовного диктата церкви, феодального абсолютистского государства, борец за свободу личности. Вольтер родился в Париже, в семье нотариуса, получил образование в аристократической иезуитской коллегии Сен-Луи. Позиция Вольтера определилась рано. Уже в 1717 г. за смелые и острые стихи, бичующие феодальные порядки и церковь, он был заключен в Бастилию. В тюрьме Вольтер написал трагедию «Эдип», также содержащую острую критику самодержавия и церкви, постановка которой на сцене имела большой успех. В 1725 г. Вольтер был вторично заключен в Бастилию, а затем выслан за пределы Франции и около трех лет находился в Лондоне. По возвращении во Францию им были опубликованы «Философские письма», именуемые также «Английскими письмами», содержащие изложение его философских, политических взглядов. Эта книга по решению парижского парламента была сожжена на костре. Учитывая талант и популярность Вольтера, власти делали попытки «приручить» его, заставить работать в интересах монархии, но успеха не достигли. В течение приблизительно четырех лет, с 1750 по 1753 г., Вольтер жил в Пруссии, куда его пригласил прусский король Фридрих II. Но Вольтер остался верен себе: покинув Пруссию, он опубликовал «Мемуары», в которых остроумно и едко рассказал о прусских казарменных порядках. Около 20 лет Вольтер жил в Швейцарии и только в 1778 г., после смерти Людовика XV, получил возможность возвратиться в Пария.

По своим философским взглядам, как и многие другие французские буржуазные просветители, Вольтер был деистом: признавал бога как мировой разум, сконструировавший и создавший природу. Критикуя церковь, ее духовный диктат в феодальном обществе, отвергая «предустановленную гармонию» Лейбница^[159], «врожденные идеи» и бессмертие души, он оставлял бога в виде особой творческой силы — так сказать, не посягал на высшее существо, а стремился лишь ограничить его «права и возможности». Более того, проявляя присущий ему аристократизм, Вольтер считал, что религия должна быть сохранена как средство воздействия на широкие народные массы, их обуздания, говорил, что если бы бога не было, то его надо бы было выдумать.

У Вольтера не было сомнений относительно действительного существования внешнего мира независимо от сознания человека. Критикуя взгляды субъективных идеалистов, он говорил, что предметы внешнего мира существуют вне нас, отрицать — это значит отрицать существование всех других людей, кроме себя, существование человеческого общества.

Большой заслугой Вольтера является популяризация идей Ньютона (им была написана книга «Основы философии Ньютона», вышедшая в свет в 1738 г.) и других ученых-естествоиспытателей. Ему были хорошо известны многие сочинения в области естественных наук. Он был горячим сторонником учения Ньютона.

Говоря о критике светских и церковных устоев феодального строя в конце XVII–XVIII вв., Дж. Бернал пишет: «Главной целью общественных наук было разрушение духовных и моральных устоев, традиционного представления об обществе путем философской критики, как это делали скептики Юм и Бейль, путем утверждения материалистических взглядов, как это делали французские энциклопедисты Дидро и Гольбах, путем обращения к природе, как это делал Руссо, или, что имело наибольший эффект, путем ясного и острого осмеяния, как это делал Вольтер под лозунгом «écrasez linfame» [(«раздавите гадину»), направленного против церкви как борца за сохранение старого режима»^[160].

Действительно, главное оружие Вольтера — необычайная сила иронии, сатиры, уничтожающий смех. Именно поэтому произведения Вольтера, такие, как уже упоминавшаяся трагедия «Эдип», философские романы «Задиг», «Микромегас», «Кандид, или Оптимизм» (также уже называвшийся), поэма «Орлеанская девственница»^[161] и многие другие, имели такое большое воздействие на читателей.

Вольтер проявлял большой интерес к России. Им была написана историческая работа «История России при Петре Великом». Он переписывался со многими передовыми людьми России. В 1746 г. Вольтер был избран почетным членом Петербургской Академии наук. С Вольтером имела переписку Екатерина II. Но ее отношение к Вольтеру и его произведениям резко изменилось в период Великой французской революции: сочинения Вольтера были объявлены вредными и развращающими.

Взгляды французских просветителей второй половины XVIII в., признанным главой которых являлся Жан Жак Руссо (1712–1773), существенно отличались от взглядов Вольтера, Монтескьё и других просветителей первой половины XVIII в. Идеологическая же позиция более поздних французских просветителей XVIII в. выражала уже не интересы нового класса — буржуазии, а интересы преимущественно мелкой буржуазии, входившей вместе с рабочими, ремесленниками, крестьянами и купцами в третье сословие^[162]. «Вольтер и Руссо почти современники, — писал Герцен, — а какое расстояние делит их! Вольтер еще борется с невежеством за цивилизацию, — Руссо клеймит уже позором эту искусственную цивилизацию. Вольтер — дворянин старого века, отворяющий двери из раздушенной залы рококо в новый век; он в галунах, он придворный, он раз был на большом выходе, и, когда Людовик XV проходил, церемониймейстер назвал его по имени Мари Франсуа Аруэта; по другую сторону двери стоит плебей Руссо, и в нем уже нет du bon vieux temps (от доброго старого времени, — В. В.). Едкие шутки Вольтера напоминают герцога Сен-Симона и герцога Ришелье; остроумие Руссо ничего не напоминает, а предсказывает остроты Комитета общественного благосостояния»^[163].

Руссо родился в Женеве, его отец был часовщиком. В юношеском возрасте он оставил семью, побывал во многих местах Франции и Швейцарии, выполняя при этом самую различную работу — слуги, преподавателя музыки, переписчика нот. Некоторое время был бродячим музыкантом. Будучи в Париже, Руссо познакомился с Дидро и другими просветителями. Это явилось началом его литературной, философской и политической деятельности. Уже в своих первых книгах: «Способствовало ли возрождение наук и искусств улучшению нравов?»^[164], «Рассуждение о происхождении и основаниях неравенства между людьми», «Юлия, или Новая Элоиза», «Об общественном договоре, или Принципы политического права», «Эмиль, или О воспитании» — Руссо остро критиковал феодальный строй и абсолютную монархию, общественное неравенство и привилегированные общественные группы, особенно дворян и служителей церкви. Парижским парламентом книга «Эмиль, или О воспитании» подверглась осуждению и была сожжена. Руссо вынужден был покинуть Францию. Он жил в Англии, вел скитальческий образ жизни и, наконец, в 1700 г. поселился в Париже, где и умер в большой бедности.

Главным недостатком общества Руссо считал неравенство: одни люди слишком богаты, другие — слишком бедны. «Первый, кто напал на мысль, огородив участок земли, сказать «это мое» и нашел людей, достаточно простодушных, чтобы этому поверить, — писал он, — был истинным основателем гражданского общества. От скольких преступлений, войн и убийств избавил бы род человеческий тот, кто, выдернув колья и засыпав ров, крикнул. бы своим ближним: «Не слушайте лучше этого обманщика, вы погибли, если способны забыть, что плоды земные принадлежатвсем, а земля — никому!»»^[165].

Однако Руссо не был сторонником уничтожения частной собственности, в том числе и на землю. Он считал, что устранение неравенства будет достигнуто в обществе, состоящем из равноправных мелких собственников. Именно в таком, по сути дела утопическом, обществе Руссо видел идеал.

Так же как и Гоббс, Руссо утверждал, что история человеческого общества разделяется на два периода: «естественное состояние», когда еще существует первоначальное равенство, и «гражданское общество», образуемое на основе общественного договора. Руссо считал, что все дело заключается в том, каков этот договор. Пока что, говорил он, чем более люди отдаляются от «естественного состояния», тем все больше и больше становится неравенство; надо найти реальные способы уничтожения неравенства.

«Пока народ, принужденный повиноваться, повинуется, — писал Руссо, — он поступает хорошо; но как только, имея возможность сбросить с себя ярмо, народ сбрасывает его, он поступает еще лучше: так как народ, возвращая себе свою свободу по тому же праву, по какому она была у него отнята, был вправе вернуть себе ее, или же не было никакого основания отнимать ее у него… По общественный строй есть священное право, служащее основанием для всех других прав. Однако право это не дано природой; оно, следовательно, основано на соглашениях. Вопрос только в том, каковы эти соглашения»^[166].

Идеальное государство Руссо — это идеальная, т. е. неосуществимая, буржуазная демократия (все граждане этого общества — равноправные мелкие собственники), в которой, однако, одним из самых главных обеспечиваемых прав человека является право частной собственности. Сочинения Руссо послужили основой для многих последующих буржуазных социологов.

Руссо был деистом, первичными категориями он считал дух и материю, но дух он рассматривал как активное начало, а материю — как пассивное. Он хотя и не принимал церковное толкование о сотворении мира богом и другие догматы церкви, но признавал существование бога и отвергал атеизм.

Взгляды Руссо по вопросам педагогики были прогрессивными и получили довольно широкое распространение.

Он выступал против схоластики и сословных привилегий в школе, считал, что главной задачей обучения и воспитания является подготовка человека и гражданина.

В области искусства позиция Руссо была противоречивой. Однако он настойчиво призывал деятелей искусства сосредоточить внимание на жизни простых людей, отказаться от пошлости и бессодержательности придворного, аристократического искусства.

Вторая половина XVIII в. была ознаменована появлением и активной деятельностью французских материалистов — выдающихся мыслителей, хорошо знавших последние для их времени достижения науки, очень много сделавших для просвещения народа, для приближавшейся революции. В числе наиболее крупных французских материалистов XVIII в, — Дени Дидро (1713–1784), Жюлъен Офре де Ламетри (1709–1751), Поль Анри Гольбах (1723–1789), Клод Адриан Гельвеций (1715–1771), Жан Батист Робине (1735–1820). Они имели революционные взгляды как в области естественных наук, так и в философии, подвергали беспощадной критике феодальный строй и абсолютную монархию, их защитницу, и распространительницу схоластики — церковь, неправильные, с их собственной точки зрения, направления науки и философии. Роль французских материалистов XVIII в. является особенно значительной вследствие того, что ими было много сделано для возвышения материалистической философии, для утверждения (вопреки идеализму) первопричинности материи, а не духа, утверждения того, что наука начинается с опыта и проверяется опытом. Не будет ошибкой сказать, что французские материалисты XVIII в. поднялись на более высокую, чем кто-либо до них, ступень развития научной материалистической мысли. Они отвергали точку зрения Беркли и других субъективных идеалистов.

В. И. Ленин в работе «Материализм и эмпириокритицизм» писал:

«Что касается материалистов, то вот отзыв о Беркли главы энциклопедистов Дидро: «Идеалистами называют философов, которые, признавая известным только свое существование и существование ощущений, сменяющихся внутри нас, не допускают ничего другого. Экстравагантная система, которую, на мой взгляд, могли бы создать только слепые! И эту систему, к стыду человеческого ума, к стыду философии, всего труднее опровергнуть, хотя она всех абсурднее». И Дидро, вплотную подойдя к взгляду современного материализма (что недостаточно одних доводов и силлогизмов для опровержения идеализма, что не в теоретических аргументах тут дело), отмечает сходство посылок идеалиста Беркли и сенсуалиста^[167] Кондильяка. Кондильяку следовало бы, по его мнению, заняться опровержением Беркли, чтобы предотвратить такие абсурдные выводы из взгляда на ощущения, как на единственный источник наших знаний»^[168].

Не следует, вероятно, удивляться тому, что французским материалистам, жившим во время, когда все виды движения в природе объясняли (или пытались объяснить) законами механики, был присущ механистический способ рассуждения. Наоборот, в их учении следует отметить глубокие диалектические идеи. Интересной является догадка Дидро об эволюции растительного и животного мира: «Любое животное, — писал он, — есть более или менее человек; всякий минерал есть более или менее растение; всякое растение есть более или менее животное»^[169]. В другом его сочинении можно прочесть следующие отнюдь не лишенные юмора слова, сказанные по поводу книги Гельвеция «Об уме»: «Различие между человеком и животным сводится у него только к различию организации. Так, например, удлините у человека лицо, вообразите, что нос, глаза, зубы, уши у него, как у собаки, снабдите его шерстью, поставьте его на четыре лапы — после такого превращения человек этот, хоть будь он доктором Сорбонны, станет выполнять все функции собаки: он будет лаять, вместо того чтобы аргументировать; он будет грызть кости, вместо того чтобы заниматься разрешением софизмов; вся его деятельность сосредоточится в обонянии; почти вся душа его будет заключаться в носу; и он будет гоняться по следу за кроликом или зайцем, вместо того чтобы выслеживать атеистов или еретиков… С другой стороны, возьмите собаку, поставьте ее на задние ноги, округлите ей голову, укоротите морду, отнимите у нее шерсть и хвост и вы сделаете из нее ученого доктора, занимающегося глубокими размышлениями о тайнах предопределения и благодати»^[170].

Французские материалисты XVIII в. были действительно материалистами до тех пор, пока дело касалось природы. Как только речь заходила об обществе, они становились идеалистами. Не надо забывать, конечно, что вплоть до возникновения марксизма, до появления исторического материализма, т. е. до середины XIX в., не было научного, материалистического понимания развития общества, законов, которые этим развитием управляют.

Французские материалисты рассматривали историю общества лишь как сознательную деятельность людей, иногда приносящую хорошие результаты, а иногда — резко отрицательные. Они считали, что миром правят мнения, не касаясь вопроса о том, каков источник возникновения и утверждения этих мнений в широких массах. Естественно, при таком подходе они исключительное, гипертрофированное значение придавали деятельности отдельных (выдающихся) личностей. Говоря о том, что они хотят основать «царство разума и вечной справедливости», французские материалисты видели идеал общественного устройства в буржуазно-демократической республике.

Мы лишены возможности говорить здесь в отдельности даже о наиболее ярких представителях французского материализма. Дополнительно к сказанному приведем еще некоторые сведения о Дени Дидро.

Выдающийся французский материалист Дени Дидро был просветителем и энциклопедистом. Энциклопедистами стали называть группу передовых французских мыслителей и писателей-просветителей во главе с Дидро, в которую входили Д’Аламбер, Вольтер, Гельвеций, Гольбах, Руссо и др., поставившую своей целью создать «Энциклопедию, или Толковый словарь наук, искусств и ремесел». Несмотря на большие трудности, в том числе противодействие дворянства и церкви, «Энциклопедия…» была издана в течение 1771–1780 гг. в 35 толстых томах, охватывавших все области науки, техники и искусства, духовную и материальную культуру человечества. Энциклопедия имела огромное революционизирующее влияние на народные массы, стала одним из наиболее ярких памятников века.

Дидро родился в г. Лангре, в семье ремесленника, получил образование в католических учебных заведениях в Лангре и Париже. С самого начала своей сознательной жизни он был противником привилегированных сословий (дворянства и духовенства) и королевской власти. Вся его деятельность была направлена на просвещение народа, объективно способствовала приближающейся революции. Гражданские власти и церковь увидели всю опасность для абсолютистско-феодального строя пламенных, революционных произведений Дидро: его сочинение «Философские мысли», изданное в 1746 г., преследовалось, сам же Дидро был заключен в Венсенский замок. Но его не сломили никакие репрессии, до конца жизни он оставался убежденным материалистом, революционером, атеистом, неутомимым просветителем.

По приглашению Екатерины II, любившей, как известно, иногда демонстрировать свою образованность и якобы присущее ей свободомыслие, Дидро в 1773 г. побывал в России, встречался с Екатериной II и даже пытался убедить ее, правда без какого-либо успеха, в целесообразности проведения некоторых прогрессивных реформ. Дидро интересовался наукой и литературой России, был знаком с некоторыми произведениями М. В. Ломоносова, являлся почетным членом Петербургской Академии наук и Академии художеств.

Может быть, из всех французских материалистов именно Дидро более других развивал мысль о том, что материя неуничтожаема, что ничто не может быть создано из ничего, что материя существует объективно, она независима от сознания человека.

Как уже говорилось, французские материалисты, в том числе и Дидро, были механицистами, метафизиками, но они были метафизиками не потому, что отрицали движение, а потому, что, как это было принято в естествознании XVIII в., сводили его к перемещению в пространстве простейших тел. Дидро, как и другие французские материалисты, считал, что материя разнородна, ее формы и свойства разнообразны, но все, что существует в природе, «сделано» из ограниченного числа различных видов неизменных «кирпичиков материи», которые Дидро называл молекулами. Гениальной догадкой французских материалистов явилось утверждение, что различия в свойствах материи определяются также и движением. В движении они видели как бы способ существования материи.

Дидро считал, что познание реального мира возможно только посредством чувственного восприятия. «Природа подобна женщине, — писал он, — которая любит наряжаться и которая, показывая из-под своих нарядов то одну часть тела, то другую, подает своим настойчивым поклонникам некоторую надежду узнать ее когда-нибудь всю»^[171].

Мы должны теперь кратко рассказать о двух известных философах-идеалистах, агностиках^[172] — шотландце Давиде Юме и немце Иммануиле Канте, оказавших большое воздействие на развитие философской мысли.

Давид Юм (1711–1776) родился в семье небогатого шотландского помещика, дворянина. Получил юридическое образование в Эдинбургском университете. По окончании университета Юм побывал во Франции и вслед за тем занялся философско-литературной работой. За время около 25 лет он опубликовал несколько крупных произведений философского и исторического содержания, среди которых обычно особенно выделяют «Исследование о человеческом уме» и «Историю Англии» (последнее сочинение было завершено в 1762 г.). С 1763 по 1769 г. Юм служил в английском посольстве в Париже, выполняя обязанности секретаря посольства. За эти годы он познакомился с Дидро, Д’Аламбером, Гельвецием и некоторыми другими выдающимися французскими мыслителями. По возвращении в 1767 г. в Англию Юм сначала служил в министерстве иностранных дел, а затем до конца своей жизни жил в Эдинбурге, занимаясь главным образом вопросами философии и экономики.

Различие в условиях жизни и творчества Юма и французских материалистов состояло прежде всего в том, что в Англии буржуазная революция была уже совершившимся событием, капиталистический строй одержал победу, революционные тенденции английской буржуазии были в основном исчерпаны, в то время как во Франции дело только еще шло к революции, гегемоном которой должна была стать французская буржуазия, впереди еще было взятие Бастилии, впереди была Парижская коммуна. Английскую буржуазию гораздо больше устраивал «благонамеренный идеализм», чем революционный материализм.

Юм считал, что все здания, которые могут быть приобретены человеком, имеют один-единственный источник — чувственные восприятия, или, как он говорил, впечатления, на основе которых возникают идеи, являющиеся как бы производными от впечатлений. Но откуда берутся впечатления, что является их источником? Уж не объективно ли существующие предметы? Юм утверждал, что ответа на этот вопрос быть не может, он неразрешим принципиально, ибо мы, люди, получаем только впечатления, а что стоит «за ними», нам знать не дано. Такая позиция представляет собой не что иное, как утверждение, что объективный мир познать невозможно, что он непознаваем. Такой взгляд на вещи, такое философское направление получило в дальнейшем, как уже говорилось, название агностицизма.

Когда ознакомишься с такого рода суждениями Юма, возникает чувство, что он нарушает своего рода (обязательную в юридической практике) презумпцию невиновности — вместо того (если уж он так хочет) чтобы попытаться доказать, что внешнего мира не существует, Юм говорит ему: докажи, что ты существуешь!

Нетрудно заметить, что между философскими взглядами Беркли и Юма существует большая близость: в обоих случаях, по существу дела, отрицается (или у Юма но крайней мере ставится под сомнение) существование внешнего мира. Но имеется и различие. Это различие было сформулировано Лениным; говоря о Махе и Авенариусе, он писал: «Вместо последовательной точки зрения Беркли: внешний мир есть мое ощущение, — получается иногда точка зрения Юма: устраняю вопрос о том, есть ли что за моими ощущениями. А эта точка зрения агностицизма неизбежно осуждает на колебания между материализмом и идеализмом»^[173].

Взгляды Юма отличаются от взглядов Беркли также в вопросах религии. Если епископ Беркли был не только сторонником религии в целом, но отстаивал также церковную форму религии, то Юм, пожалуй, признавал некоторые стороны деизма — во всяком случае, он высказывал не вполне ясное соображение о том, что основа (причина) существующего в мире порядка имеет нечто общее с человеческим разумом. Он скептически относился к теологии, опровергал утверждение, что религия является якобы основой морали, говорил, что она ведет к невежеству и порабощению. Именно эта сторона учения Юма более всего привлекала французских материалистов.

Может показаться удивительным, что взгляды идеалиста и агностика Юма послужили основой некоторых последующих направлений философии, в частности позитивизма^[174] и неопозитивизма^[175].

Немецкий философ и естествоиспытатель Иммануил Канг (1724–1804) родился в семье мелкого ремесленника в г. Кёнигсберге (ныне г. Калининград), в котором безвыездно прожил всю свою жизнь. В 1745 г. он закончил Кёнигсбергский университет и около 10 лет был домашним учителем. С 1755 г. начал вести занятия в университете, в 1770 г. занял должность профессора. Кант читал лекции по философии, истории, математике, механике, физике, географии, антропологии. В 1797 г. он оставил университет.

Творческую жизнь Канта обычно делят на два периода: первый, приблизительно до 1770 г., когда его преимущественно интересовали естественные науки, и второй, начиная с 1770 г., иногда называемый критическим периодом его творчества, когда Кант занимался более всего вопросами философии.

Главным результатом первого периода творчества Канта была разработка им космогонической гипотезы, касающейся происхождения Солнечной планетной системы и протекающих в ней процессов. Эта гипотеза, изложенная в сочинении Канта «Всеобщая естественная история и теория неба», изданном в 1755 г., явилась важным словом на пути развития космогонии.

Следует напомнить, что космогония (греч. kosmogonia, от kosmos — Вселенная, мир, и gone, goneia — рождение) — наука, предметом изучения которой является происхождение и развитие Вселенной: галактик и туманностей, звезд и звездных скоплений, планетных систем (включая Солнечную систему), планет (включая Землю) и их спутников, астероидов, комет, метеоритов. Более подробно мы расскажем о космогонии в следующей главе, когда речь будет идти в основном о современных достижениях науки. Здесь же отметим только следующее.

Люди очень давно начали проявлять интерес к тому, как устроен окружающий их мир. Во всяком случае, древнегреческие мыслители, и среди них Демокрит, примерно за 500 лет до н. э., пытались представить себе устройство Вселенной. За долгие годы средневековья, годы господства религии и схоластики, космогония не имела шансов на развитие и действительно сколько-нибудь заметных успехов достигнуто не было. Конец средневековья, и особенно эпоха Возрождения, был ознаменован крупными достижениями. Мы уже приводили такие имена, как Птолемей, Джордано Бруно, Христофор Колумб, Тихо Браге, Декарт и др. Особо большие заслуги принадлежат Копернику, Галилею, Кеплеру и, конечно, Ньютону,

Кант выдвинул «небулярную» гипотезу, согласно которой перед образованием планет Солнечной системы пространство, в котором существует теперь Солнечная система, было заполнено рассеянной материей, находящейся во вращательном движении вокруг уже существовавшего в виде центрального сгущения Солнца. С течением времени, вследствие притяжения и отталкивания между частицами рассеянной материи (туманности), возникли планеты. Для гипотезы Канта существенно представление о том, что Солнечная система вовсе не существует вечно. Процесс ее возникновения Кант связывал с существованием сил взаимодействия, присущих частицам туманности. При этом гипотеза Канта не имела противоречий с наблюдаемым расположением орбит планет Солнечной системы приблизительно в одной плоскости и существованием (возникновением) спутников планет.

Кант также рассмотрел вопрос о гравитационном (на основе закона всемирного тяготения Ньютона) взаимодействии Земли и Луны и пришел к заключению, что возникновение в силу этого взаимодействия морских приливов и отливов должно привести к замедлению вращения Земли. Из этого Кант сделал вывод о неизбежной гибели Солнечной системы. Таким образом, отдельные части Большой Вселенной имеют свое начало и свой конец. Они подобны, говорил Кант, сказочной птице фениксу, которая, по древнегреческой легенде, в старости сжигала саму себя для того, чтобы вновь восстать молодой и обновленной из пепла.

Приблизительно через 50 лет после создания Кантом космогонической гипотезы Лаплас выдвинул свою гипотезу (об этом речь будет идти ниже), во многом сходную с гипотезой Канта, именуемую часто гипотезой Канта — Лапласа. Эта гипотеза получила в первой половине XIX в. широкое признание, но затем оказалось, что ряд фактов не укладывается в ее рамки (например, почему Солнце теперь вращается вокруг своей оси относительно медленно, хотя во время сжатия оно должно было вращаться столь быстро, что от него за счет центробежной силы происходило бы отделение вещества).

В естественнонаучных взглядах Канта первого периода его творчества многое, как это видно из сказанного, отвечает материализму, Кант тем не менее признавал существование бога, хотя и сильно ограничивал его функции. Он утверждал также, что возникновение живых существ, даже самых простейших, не может быть объяснено только естественнонаучными причинами.

Говоря о философских взглядах Канта, сформулированных им главным образом на протяжении второго периода его творчества, необходимо отметить их большую непоследовательность. Вот что говорит о Канте В. И. Ленин: «Основная черта философии Канта есть примирение материализма с идеализмом, компромисс между тем и другим, сочетание в одной системе разнородных, противоположных философских направлений. Когда Кант допускает, что нашим представлениям соответствует нечто вне нас, какая-то вещь в себе, — то тут Кант материалист. Когда он объявляет эту вещь в себе непознаваемой, трансцендентной, потусторонней, — Кант выступает как идеалист. Признавая единственным источником наших знаний опыт, ощущения, Кант направляет свою философию по линии сенсуализма, а через сенсуализм, при известных условиях, и материализма. Признавая априорность пространства, времени, причинности и т. д., Капт направляет свою философию в сторону идеализма. За эту половинчатость Канта с ним беспощадно вели борьбу и последовательные материалисты и последовательные идеалисты (а также «чистые» агностики, юмисты)»^[176].

Главными философскими сочинениями Канта, в которых изложены основы его системы, являются «Критика чистого разума» (1781), «Критика практического разума» (1788) и «Критика способности суждения» (1790). Первая из названных книг в основном касается вопросов теории познания, вторая посвящена этическому учению и третья — вопросам этики и целесообразности в природе.

Признавая, что внешний мир, объекты внешнего мира существуют независимо от человеческого сознания, Кант утверждал, что внешний мир, его объекты «в том виде», как они существуют в действительности, нам неизвестны. Мы знаем только, говорил Кант, их такими, какими они являются нам (их явления), действуя на наши чувства. Таким образом, по Канту, человек познает не реально существующий внешний мир и его реально существующие объекты (вещи в себе, как их называл Кант), а только лишь то, что творит его же собственное сознание на основе сигналов, получаемых из внешнего мира. Следовательно, в противоположность материалистам Кант считал, что ощущения (представления, понятия) человека являются не отображением действительности (хотя бы более или менее точным). Значит, ощущения, по Канту, создают всего лишь мир явлений — продукт нашего же сознания, может быть неадекватный (не соответствующий, неверный, непохожий) действительности. Следовательно, мы можем сказать, что внешний мир, по Канту, непознаваем, а сам Кант был агностиком.

Кант говорил, что существуют два вида познания: во-первых, априорное, истинное, основанное не на опыте, а на сознании, и, во-вторых, эмпирическое познание, которое не может быть достоверным (ведь ощущения человека, по Канту, — это не отображения действительности, а мир явлений — почти как у Платона).

В качестве примера априорного познания Кант ссылался на математику и геометрию. Не надо располагать опытными данными, говорил он, чтобы знать, что сумма трех углов треугольника всегда меньше суммы двух любых тупых углов. Кант утверждал, что понятия (формы существования) пространства и времени являются априорными; не представляя себе эти формы, нельзя представить сам опыт. Напомним, что французские материалисты рассматривали пространство и время как формы существования материи.

Кант считал, что априорные, доопытные формы знания заложены в сознании всех людей, причем они одинаковы для всех. Это априорное, истинное сознание он называл трансцендентальным (от лат. transcendo — выходить за пределы чего-либо). Что касается эмпирического познания, то Кант рассматривал его как несовершенное, ограниченное, не строго научное.

Социально-политические взгляды Канта были так же противоречивы и столь же полны компромиссов, как и философские. С одной стороны, он противник феодальных (по существу дела, уже отживших) порядков, но, с другой стороны, он, судя по всему, предпочел бы соглашение с феодальной аристократией революционным методам борьбы народа.

В работе «Три источника и три составных части марксизма» В. И. Ленин писал: «Признав, что экономический строй является основой, на которой возвышается политическая надстройка, Маркс всего более внимания уделил изучению этого экономического строя. Главный труд Маркса — «Капитал» посвящен изучению экономического строя современного, т. е. капиталистического, общества.

Классическая политическая экономия до Маркса сложилась в Англии — самой развитой капиталистической стране. Адам Смит и Давид Рикардо, исследуя экономический строй, положили начало трудовой теории стоимости. Маркс продолжил их дело. Он строго обосновал и последовательно развил эту теорию. Он показал, что стоимость всякого товара определяется количеством общественно-необходимого рабочего времени, идущего на производство товара»^[177].

Шотландский экономист и философ Адам Смит (1723–1790) родился в семье мелкого почтового служащего в г. Керколде. Он учился в университетах Глазго и Оксфорда, был преподавателем и профессором в университетах Глазго и Эдинбурга. Около трех лет он находился во Франции, где познакомился с известными французскими политэкономами Кенэ и Тюрго, видными учеными Д’Аламбером и Гельвецием. По возвращении в Шотландию Смит был профессором, таможенным комиссаром в Эдинбурге, ректором университета в Глазго.

В период жизни и деятельности Смита английская буржуазия находилась на подъеме. Ее идеологи и руководители считали главным средством достижения мирового господства — развитие свободной торговли. Это нашло отражение во взглядах Смита. Он говорил, что вмешательство государства в дела страны должно ограничиваться ведением, «в нужных случаях», войн против других государств, наведением «внутреннего порядка» и проведением таких крупных мероприятий внутреннего характера, которые не могли бы провести самостоятельно даже крупные капиталисты.

Смит считал, что государству не следует вмешиваться в экономическую жизнь страны, которая должна пребывать, как он говорил, «в естественном порядке», под которым Смит понимал не что иное, как капиталистический строй, отвечающий, по его мнению, человеческой природе, функционирующий независимо от воли людей в соответствии с объективными экономическими законами. Все это было изложено в главном произведении Смита «Исследование о природе и причинах богатства народов», первое издание которого было осуществлено в 1776 г.

Важным достижением классической буржуазной политической экономии, и особенно Смита и Рикардо, явилась, как это подчеркивал В. И. Ленин, разработка трудовой теории стоимости. Смит справедливо утверждал, что стоимость товара^[178] определяется вложенным в его изготовление трудом, признавал меновую и потребительскую стоимость, разделил английское (капиталистическое) общество на три основных класса: наемных рабочих, капиталистов и землевладельцев. Смиту принадлежит также определение того, что деньги обладают товарной природой. Он исследовал вопросы образования прибыли и ренты, рассматривая их как вычеты из продукта труда рабочего.

Из приведенного неполного перечня итогов научных трудов Смита видно, что его вклад в развитие политической экономии был весьма значителен. Следует еще раз подчеркнуть, что Смит был апологетом^[179] капиталистического способа производства, капиталистического строя. Он представлял себе капиталистическое общество развивающимся гармонично, не видел присущих ему антагонистических противоречий.

Весьма удивительным, с нашей точки зрения, является тот факт, что в последней четверти XX в., в настоящее время, администрация некоторых развитых капиталистических стран считает — или делает вид, что считает возможным, — во всяком случае, предпринимает попытки достигнуть улучшения экономического развития за счет якобы присущих капиталистическому строю черт (говоря языком Смита) «естественного порядка» при максимально ограниченном вмешательстве государства в дела частного капитала. Если во времена Смита (XVIII в.) подобная точка зрения могла быть объяснена тем, что капитализм находился на восходящей ступени своего развития, а присущие ему коренные недостатки были еще не столь очевидны, то в настоящее время, в конце XX в., неизлечимые болезни капиталистической системы можно не видеть только с закрытыми глазами.

Выдающийся английский экономист Давид Рикардо (1772–1823), родившийся в богатой буржуазной семье, сначала занимался коммерческой деятельностью, был крупным банкиром, а затем посвятил себя науке. Рикардо занимался также политикой, являлся членом парламента. Время, в которое он жил, также относится к периоду роста и укрепления капитализма в Англии; Рикардо был свидетелем промышленной революции.

Он разделял трудовую теорию стоимости, разработанную Смитом. Основное произведение Рикардо, «Начала политической экономии и податного обложения», вышло в свет в 1817 г. Рикардо, как и Смит, считал капитализм наиболее приемлемым общественным строем. Он полагал, что главным для развития производства, в чем, по Рикардо, заинтересовано все общество, является прибыль и накопление капитала, а достигнуть этого можно посредством частной инициативы.

Рикардо старался построить все «здание» политической экономии на трудовой теории стоимости. В отличие от Смита он рассматривал капитал как накопленный труд,(в то время как Смит определял капитал как некоторый резерв возможностей, запас, который может быть использован для развития производства), а прибыль — как продукт капитала. Рикардо считал, что созданная трудом стоимость разделяется на две части: заработную плату рабочего и прибыль — и, следовательно, чем больше прибыль, тем меньше заработная плата и наоборот. По существу, Рикардо обнаружил, что интересы наемных рабочих и буржуазии противоположны. Однако Рикардо не удалось отыскать важнейшей категории политической экономии — прибавочной стоимости. Это позднее было сделано К. Марксом.

В. И. Ленин писал: «Там, где буржуазные экономисты видели отношение вещей (обмен товара на товар), там Маркс вскрыл отношение между людьми. Обмен товаров выражает связь между отдельными производителями при посредстве рынка. Деньги означают, что эта связь становится все теснее, неразрывно соединяя всю хозяйственную жизнь отдельных производителей в одно целое. Капитал означает дальнейшее развитие этой связи: товаром становится рабочая сила человека. Наемный рабочий продает свою рабочую силу владельцу земли, фабрик, орудий труда. Одну часть рабочего дня рабочий употребляет на то, чтобы покрыть расходы на содержание свое и своей семьи (заработная плата), а другую часть дня рабочий трудится даром, создавая прибавочную стоимость для капиталиста, источник прибыли, источник богатства класса капиталистов.

Учение о прибавочной стоимости есть краеугольный камень экономической теории Маркса»^[180].

К. Маркс считал, что в лице Рикардо английская буржуазная политическая экономия достигла своего, далее непреодолимого для нее предела.

В России во второй половине XVIII в. и в первых десятилетиях XIX в., так же как и в Западной Европе, развивалось движение просветителей, резкой критике подвергались феодальный строй и самодержавие, все большее распространение получал материализм.

Крупным просветителем, революционером, философом-материалистом и писателем XVIII в. был Александр Николаевич Радищев (1749–1802). Он родился в Саратовской губернии, в дворянской семье. Вместе с группой; русских студентов в период 1766–1771 гг. учился в Лейпцигском университете, особенно усердно изучал философию, сочинения французских просветителей. По возвращений в Россию Радищев сначала служил таможенным чиновником, а затем в основном посвятил себя литературной деятельности.

В главном произведении Радищева — «Путешествие из Петербурга в Москву» (1790) — нарисована правдивая картина безрадостной жизни народа. Радищев резко критикует крепостное право, самодержавие, самодовольство, жестокость и бездушие помещиков, обращается к крестьянам с призывом к восстанию против дворян. Царское правительство жестоко расправилось с Радищевым: он был заключен в Петропавловскую крепость и приговорен сенатом к смертной казни, которая была заменена высылкой в Сибирь на 10 лет.

До конца своих дней Радищев оставался борцом против крепостного права и самодержавия. В 1802 г., возвратившись из ссылки после смерти Екатерины II, Радищев не выдержал новых гонений со стороны царского правительства и покончил жизнь самоубийством (отравился).

В работе «О национальной гордости великороссов» В. И. Ленин писал: «Нам больнее всего видеть и чувствовать, каким насилиям, гнету и издевательствам подвергают пашу прекрасную родину царские палачи, дворяне и капиталисты. Мы гордимся тем, что эти насилия вызвали отпор из нашей среды, из среды великорусов, что эта среда выдвинула Радищева, декабристов, революционеров-разночинцев 70-х годов»^[181].

Украинский просветитель, философ, писатель и педагог Григорий Саввич Сковорода (1722–1794) происходил из семьи простых казаков. Он учился в Киево-Могилянской академии, но не закончил ее, не пожелав стать духовным лицом, пробыл около трех лет за границей и, возвратившись оттуда, стал преподавателем (в Переяславской семинарии, Харьковском коллегиуме), а затем — странствующим проповедником. Сковорода писал философские произведения, стихотворения и басни; при его жизни они не были напечатаны, но записывались и распространялись. Следует заметить, что он был высокообразованным человеком своего времени, знал сочинения французских просветителей, Спинозы и других мыслителей, переводил произведения Горация и иных древних поэтов.

В своих сочинениях и проповедях Сковорода резко выступал против феодального уклада, крепостничества, средневековой схоластики, церковной ортодоксии, за Гуманизм и свободу личности, сочувствие к угнетенным. Хотя Сковороду нельзя отнести к философам-материалистам, он тем не менее был сторонником гелиоцентрической системы Коперника и отстаивал ее.

Естественные науки

Современниками Галилея, Кеплера и Ньютона было немало первоклассных ученых-естествоиспытателей. Мы вынуждены ограничиться кратким изложением работ только шести из них: Торричелли, Мариотта, Паскаля, Бойля, Гюйгенса и Линнея.

Итальянский физик и математик Эванджелиста Торричелли (1608–1647) получил математическое образование в Риме под руководством Бенедетти Кастелли.

Одно из сочинений Торричелли, «Трактат о движении тяжелых тел», заинтересовало Галилея, он приблизил к себе Торричелли, доверил ему обработку своих трудов. В последующие годы жизни Галилея, когда этот великий ученый стал слепым, режим его жизни судом инквизиции был несколько облегчен. Его наиболее преданные ученики, в том числе Торричелли, могли не расставаться с ним.

После смерти Галилея, последовавшей в 1642 г., Торричелли занял его место на должности математика герцога Тосканы и профессора математики Пизанского университета.

Жизнь Торричелли оборвалась рано — он умер в возрасте 39 лет. Тем не менее его имя прочно вошло в историю науки. Торричелли известен работами в области математики, механики, гидравлики, но наибольшую известность он завоевал тем, что путем очень простого опыта наглядно показал существование давления воздуха па поверхность Земли (т. е. продемонстрировал «тяжесть» воздуха), изобрел простейший барометр, позволяющий, как показывает само его название, измерять атмосферное давление, и, наконец, получил пространство, являющееся, как тогда казалось, совершенно пустым, — торричеллеву пустоту.

Рис. 7. Прибор Торричелли.

Хорошо известный прибор Торричелли представлен на рис. 7. В запаянную с одного конца стеклянную трубку налита ртуть. Затем трубка перевернута так, чтобы открытый ее конец оказался в ванночке со ртутью. Все остальное ясно из рисунка. Столб ртути (высотой около 760 мм, в зависимости от погоды и геометрической высоты местности) уравновешивает атмосферное давление воздуха и, следовательно, может служить «стрелкой» барометра. В верхней части образуется торричеллева пустота.

В следующей главе будет показано, что торричеллева пустота еще не совсем пустота; это не только не математический вакуум, но еще и не физический вакуум. Ртуть в приборе Торричелли удобна потому, что это — жидкость, обладающая большим удельным весом (тяжелая), и, следовательно, столбик барометра будет не слишком высоким. Если бы ртуть заменить водой, то столбик барометра имел бы длину не 760 мм, а свыше 10 м.

Французский физик Эдм Мариогт (1620–1684) был разносторонним ученым. Он занимался оптикой, дифракцией света, гидравликой, но более всего известен своими исследованиями свойств газов. Возможно, мы и не упомянули бы его имени в этой книге (к сожалению, нет возможности назвать имена всех или хотя бы большинства заслуживающих этого ученых), но имя Мариотта так часто встречается в школьных и вузовских учебниках физики, что у читателей, возможно, могли бы возникнуть вопросы: а где же Мариотт? Почему нет Мариотта? Тем более что Мариотт действительно заслуженный ученый. В одно время с Р. Бойлем (о работах которого будет сказано ниже) и независимо от него Мариотт установил закон, согласно которому объем газа при постоянной температуре обратно пропорционален его давлению, или произведение удельного объема газа на его давление при неизменной температуре есть величина постоянная, т. е. при t = idem pv = const, где р — давление газа, V — удельный объем, t — температура.

Этот хорошо известный закон носит название закона Бойля — Мариотта и во многих случаях — но далеко не всегда — удовлетворительно выполняется. Остается добавить, что Мариотт был одним из первых членов Парижской Академии наук.

Английский химик и физик Роберт Бойль (1627–1691) родился и провел свое детство в замке Лисмор (Ирландия), в семье герцога Корского — богатого и удачливого авантюриста. Он закончил известный колледж в Итоне на р. Темзе, совершил путешествие по Италии, Франции, несколько лег учился в Женеве. Как и многие его сверстники (Паскаль, Стено^[182]), Бойль попал под влияние религии. Но жизненная линия Бойля этим не определилась. Он вел аскетический образ жизни (может быть, этому содействовало его слабое здоровье), не участвовал в войне (а именно в это время в Англии велась гражданская война, республиканцы во главе с Кромвелем наносили королевской армии одно поражение за другим) — все его интересы были связаны с наукой.

Вернувшись в Англию, Бойль активно участвовал в деятельности так называемой «невидимой коллегии» — некоем прообразе Королевского общества, — обосновавшейся в Оксфорде, но проводившей свои заседания то в Оксфорде, то в Лондоне, за что она и получила свое наименование.

В 1663 г. официально было основано Лондонское королевское общество, одним из главных инициаторов образования которого был Бойль. В 1680 г. Бойль, получивший в 1665 г. степень почетного доктора физики Оксфордского университета и с 1668 г. обосновавшийся в Лондоне, был избран президентом Королевского общества, но отказался от этого поста.

Дж. Бернал пишет: «Бойль, несомненно, представлял собой центральную фигуру в Королевском обществе начального периода его существования, подобно тому как Ньютон был центральной фигурой в период его расцвета»^[183].

Ближайшим другом и первым помощником Бойля долгое время был разносторонний ученый и блестящий экспериментатор Роберт Гук (1635–1703) — сын священника с острова Уайт. Дж. Бернал пишет: «Если бы Гук имел более обеспеченное общественное положение и не страдал от своего уродства и хронических болезней, он не был бы таким обидчивым, мнительным и сварливым человеком и его выдающаяся роль в истории науки получила бы полное признание. Если Бойль представлял собой душу Королевского общества, то Гук был его глазами и руками. Он был величайшим физиком-экспериментатором до Фарадея и, подобно ему, не имел математических способностей Ньютона и Максвелла. Гук интересовался механикой, физикой, химией и биологией. Он изучил упругость и открыл то, что называется законом Гука: ut tensia sic via (растяжение пропорционально силе)^[184]; он изобрел круговой пружинный маятник, применение которого сделало возможным создание точных часов и хронометров…»^[185].

Возвращаясь к Бойлю, следует сказать, говоря словами Дж. Бернала, что он не имел ни данных крупнейших экспериментаторов Гука и Фарадея, ни выдающихся математических способностей Ньютона и Максвелла. Тем не менее он сделал для науки очень много. По своим научным интересам и знаниям Бойль был ученым-энциклопедистом.

Так в чем же основная заслуга Бойля? Бойль положил начало преобразованию химии в самостоятельную науку. Он дал определение элементу вещества как простому телу, которое уже не может быть разделено на другие, более простые тела. Другими словами, химический элемент, по Бойлю, это предел качественного деления вещества. Бойль категорически отвергал господствовавшее со времен Аристотеля утверждение, что огонь якобы является универсальным анализатором тел, что с его помощью (при горении) можно только разделять тела на более простые, но нельзя получать тел более сложного состава.

Бойль считал несостоятельным исходящее еще от Аристотеля утверждение о четырех стихиях (огне, воздухе, воде и земле). Он также не признавал учения Пара-цельса^[186] о трех началах: сере, ртути и соли. В своих исследованиях Бойль использовал методы количественного и качественного анализа, ввел в практику исследований взвешивание. Одним словом, Бойль, как уже сказано, начал преобразование химии в науку.

Одновременно с Мариоттом и независимо от него Бойль, как уже говорилось, открыл газовый закон, известный теперь как закон Бойля — Мариотта.

Французский ученый Блез Паскаль (1623–1662) был математиком, физиком, писателем и религиозным философом. Он родился в г.Клермон-Ферране, в семье математика Э. Паскаля. В 1655 г. Блез Паскаль поеелился в янсенистском^[187] монастыре в Пор-Рояле, представлявшем тогда собой центр буржуазной оппозиции против католической церкви и абсолютизма.

Еще в детском возрасте Паскаль проявил большие способности к математике, развитию которых способствовал его отец. В области математики Паскаль считал себя учеником геометра и архитектора Жирара Дезарга, идеи которого после его смерти получили признание, но который при жизни не пользовался почти никакой известностью. Паскаль работал в области арифметики, теории чисел, алгебры и теории вероятностей. В трактате «О характере делимости чисел» он изложил признаки делимости одних чисел на другие, в том числе с использованием суммы цифр делимого. Имеют большое значение математические труды Паскаля, в которых он изложил способ определения числа сочетаний из n чисел по m, привел основные положения теории вероятностей, дал интегральные методы определения площадей фигур, объемов тел и их поверхностей.

Физические работы Паскаля пользуются широкой известностью до настоящего времени, а его закон гидростатики, согласно которому произведенное внешними силами давление на поверхность жидкости передается жидкостью одинаково во всех направлениях, изучается даже в школе (рис. 8).

Рис. 8. Прибор, иллюстрирующий закон гидростатики Паскаля.

В «Трактате о тяжести массы воздуха» Паскаль привел данные о том, что плотность воздуха становится тем меньше, чем па более высоком уровне от поверхности Земли производятся измерения, и что показания барометра зависят, кроме того, от состояния воздуха — его температуры и влажности и поэтому барометр может служить прибором для предсказания погоды.

Философские взгляды Паскаля противоречивы. С одной стороны, он считал, что человека охватывает страх, как только он понимает, что находится между двумя бесконечностями: бесконечностью Вселенной и бесконечностью (огромной сложностью) ее любого элемента — большого и малого. Паскаль видел необходимость смирения, ограниченность разума, веры. Но, с другой стороны, Паскаль был не согласен с тем, что человек обречен на незнание Вселенной, в которой он живет, Его силы малы, считал Паскаль, но они есть. Пожалуй, можно сказать, выражаясь современным языком, что оптимизм Паскаля не был сбалансирован с его пессимизмом.

«Письма провинциалу», выпущенные Паскалем в свет под псевдонимом Л. Монтальта, по мнению многих литераторов, являются шедевром французской сатирической прозы. В них дана резкая критика лицемерия иезуитов. Письма подверглись осуждению со стороны церкви.

Выдающийся голландский математик, механик и физик Христиан Гюйгенс (1629–1695), современник Галилея и Ньютона, родился в Гааге, в семье писателя и политического деятеля. Образование получил в нидерландских университетах городов Лейдена и Бреды.

Его первые научные статьи касаются вопросов математики. Одна из них была посвящена строгому определению числа π — отношения длины окружности к диаметру; другие касались вычисления длины дуг окружности, эллипса, гиперболы.

Гюйгенсу была свойственна одна очень важная черта научного творчества: связь сложнейших вопросов теории и практики, например разработка новой волновой теории света и совершенствование конструкции телескопа, новые астрономические наблюдения и изобретение часов с маятником (что, кстати, пытался сделать Галилей), дающих возможность измерять время с гораздо более высокой, нужной для астрономии точностью.

Обратимся, однако, к более систематическому обзору работ Гюйгенса. Совместно с Гуком ему удалось установить удобные постоянные точки для термометра — точку таяния льда и точку кипения воды, что было важным шагом в изготовлении простейших термометров.

Работа, проделанная Гюйгенсом но совершенствованию объективов астрономических труб, главным образом в части увеличения их светосилы^[188], позволила ему сделать важные астрономические наблюдения. Гюйгенс открыл один из крупнейших спутников среди планет Солнечной системы — спутник планеты Сатурн, носящий название Титан и имеющий, как теперь известно, атмосферу, состоящую из метана. Он определил также, пользуясь телескопом, имеющим в три раза большую степень увеличения, чем телескоп Галилея, что Сатурн имеет тонкое кольцо вокруг своей поверхности. Гюйгенс, кроме того, установил и дал описание туманности в созвездии Ориона и полос на поверхностях Юпитера и Марса.

Работы Гюйгенса по математике и астрономии сделали его имя широко известным. Гюйгенс посетил Лондон, познакомился со многими английскими учеными и в 1663 г. был избран первым иностранным членом Лондонского королевского общества. По приглашению французских ученых Гюйгенс в 1665 г. приехал в Париж и оставался там около 16 лет, будучи избран членом Французской академии наук, занимаясь главным образом маятниковыми часами и в целом вопросами физики и математики движения маятника. Опубликованная Гюйгенсом в Париже книга «Маятниковые часы» (второе издание, гораздо более полное и во многом отличавшееся от первого, вышедшего в Голландии на 15 лет ранее) включала много интересных вопросов: свойства циклоиды?(рис. 9), представляющей собой плоскую кривую, образующуюся точкой окружности (например, точкой Р), катящейся без скольжения по прямой; определение центра качания физического маятника^[189] (рис. 10).

Рис 9. Плоская кривая циклоида.

Книга «Маятниковые часы», как и все творчество Гюйгенса (о чем унте говорилось), отличалась необычайной слитностью теории и практики (техники). Примерно такой же характер носила последняя перед отъездом из Парижа работа Гюйгенса: он начал разработку проекта некоторого подобия планетария — машины, которая должна была с помощью зубчатых колес и других механических устройств имитировать Солнечную систему в движении.

Рис. 10. Математический (а) и физический (б) маятники.

В 1681 г. Гюйгенс возвратился в Голландию. Главной причиной этого были трудности, переживаемые протестантами во Франции, которые могли коснуться и Гюйгенса. Вероятно, наиболее крупным делом среди тех дел, которые он совершил после возвращения в Голландию, было создание волновой теории света, изложенной в книге «Трактат о свете», напечатанной в 1690 г.

Говоря о работах Ньютона, в которых рассматривается физическая природа света, мы уже упоминали о том, что в настоящее время признается, что свет обладает свойствами как потока частиц (корпускулярными свойствами), так и волн (волновыми свойствами). Мы должны будем еще раз вернуться к этому вопросу, когда доведем наше повествование до физики сегодняшних дней.

Во времена Ньютона и Гюйгенса, а также на протяжении XVIII и XIX вв. существовали два наиболее распространенных представления о природе света, казалось явно противоречащие друг другу, — корпускулярное и волновое. Приводились основанные на опыте доводы как в пользу первого, так и в пользу второго представления. Ньютон рассматривал свет как поток корпускул. Об этом уже говорилось, и мы не будем повторять его соображений и доводов.

Гюйгенс, современник Ньютона, был сторонником другого представления о природе света — волнового. Следовательно, свет, по Гюйгенсу, представляет собой, об этом говорилось выше, как и всякая волна, перенос энергии, но не перенос массы. Но волна может образоваться только в какой-то среде. Значит, если волновая теория света верна, какая-то среда должна заполнять и межпланетное пространство. Чтобы выйти из этого затруднения, Гюйгенсу пришлось воспользоваться представлением об эфире — гипотетической субстанции, заполняющей всю Вселенную; в эфир как бы погружена Вселенная. Причем о структуре эфира ничего не было известно. Можно было только предполагать, что, поскольку скорость распространения света очень велика — в вакууме 300 тыс. км/с, упругость эфира должна быть колоссальной.

Какие же имеются преимущества и какие отрицательные стороны у волновой теории света по сравнению с корпускулярной?

Отрицательной стороной волновой теории света, до тех пор пока не была выяснена его электромагнитная природа (что было сделано намного позднее и о чем речь идет ниже), была необходимость ввести новую субстанцию — эфир, в которую должна быть как бы погружена вся Вселенная, а структура и свойства которой неизвестны. Более того, до тех пор пока мы рассматриваем все процессы и явления с точки зрения механики, т. е. пытаемся свести все процессы и явления в конечном итоге к механическим (а во времена Ньютона и Гюйгенса и значительно позже поступали именно так), очень трудно ответить на такой вопрос: почему взаимодействие между эфиром и веществом в оптических явлениях существует (свет проходит через вакуум, т. е. через эфир, с одной скоростью, а, например, через воду или стекло с другой), а в механических, когда через эфир проходят, например, планеты, такого взаимодействия нет?

Вместе с тем введение гипотетического мирового эфира, на чем настаивал Гюйгенс, снимало необходимость введения огромного числа разновидностей световых корпускул (каждый цвет, по Ньютону, отвечает одному виду корпускул). Многообразие цветов волновая теория света объясняет тем, что световые волны различной длины соответствуют различным цветам. Так как в эфире скорости волн всех длин одинаковы, то мы видим только «суммарный» белый цвет. При прохождении света через иную среду, например через стекло, показатель преломления зависит от длины световой волны, поэтому происходит разложение света в спектр.

Имя Гюйгенса известно также в связи с открытым им принципом (принцип Гюйгенса), имеющим большое значение в понимании волновых процессов.

Соперничество между корпускулярной и волновой теорией света продолжалось еще долго и закончилось в пользу волновой теории в начале XIX в. — после того как английский врач Томас Юнг (1773–1829) и французский физик Огюстен Жан Френель (1788–1827) показали, что свет способен огибать препятствия, пе делая четких теней, что противоречит корпускулярной теории, а достаточно малые препятствия вообще не отбрасывают никакой тени, что согласуется с волновой теорией. Однако вопрос о природе света и после этого еще нельзя было считать окончательно решенным — оставалась еще необходимость в признании «светоносного эфира», обладавшего несовместимыми качествами высокой разреженности и высокой упругости.

В последнем произведении Гюйгенса — «Космотеорос», опубликованном после его смерти и переведенном примерно через 20 лет после выхода в свет по указанию Петра I на русский язык, высказывается предположение о том, что во Вселенной имеется множество обитаемых миров.

Описание развития исследований в области естественных наук в XVIII в. мы начинаем с великого математика и физика, члена Петербургской Академии наук Леонарда Эйлера (1707–1783).

Заслуги Эйлера в создании современной науки могут быть сравнимы только с заслугами Ньютона. Весь аппарат классической механики, включая формулировки основных ньютоновских законов движения, мы изучаем, пользуясь эйлеровской трактовкой. Всего им было написано более 800 работ по различным разделам математики, механики, физики, астрономии и техники.

Леонард Эйлер родился в Базеле (Швейцария), в семье пастора, который и был его первым учителем математики. Образование получил в Базельском университете.

В 1727 г. по приглашению Екатерины I он приехал в Петербург и занял должность адъюнкта по высшей математике в только что учрежденной Петербургской Академии наук. В 1733 г. Эйлер становится академиком. Занимается преимущественно механикой. В 1729–1732 гг. им было написано около 30 статей по механике. В 1736 г. вышли в свет два тома его труда «Механика, или Наука о движении в аналитическом изложении». Эта работа явилась первым большим сочинением, где математический анализ был применен к науке о движении.

В 1741 г. Эйлер был вынужден покинуть Петербург и отправился по приглашению Фридриха II в Германию, где был назначен президентом Берлинской академии. В Берлине в 1765 г. им была закончена вторая часть задуманного труда, которая вышла под названием «Теория движения тел твердых или жидких». В берлинский период Эйлером написаны трактаты по механике корабля («Морская наука», 1949), небесной механике и баллистике, капитальные труды по математике — «Введение в анализ» (два тома, 1748), «Дифференциальное исчисление» (два тома, 1755).

В 1766 г. после длительных переговоров Эйлер возвратился в Петербургскую Академию наук. Екатерина II писала по этому поводу: «…я уверена, что Академия возродится из пепла от такого важного приобретения, и я заранее поздравляю себя с тем, что возвратила России великого человека». Остальную часть своей жизни Эйлер прожил в России. Его страсть к науке была поразительной. В 1738 г. он потерял правый глаз в результате перенапряжения при работе над географическими картами России. В 1771 г. после удачной операции Эйлер раньше времени возвратился к чрезвычайно интенсивной работе, результате чего почти совершенно ослеп, однако продолжал до конца своей жизни работать с прежним напряжением, диктуя свои работы ученикам. Во второй петербургский период Эйлером были написаны «Введение в алгебру» (два тома, 1770), «Диоптрика» (три тома, 1769), «Новая теория движения Луны» (1772), «Интегральное исчисление» (1782) и др. После смерти Эйлера около 250 статей остались ненапечатанными, и Петербургская академия наук публиковала их в своих «Известиях» в течение последующих 40 лет.

Вслед за математикой и физикой в XVIII в. получили мощный импульс к развитию и другие области естествознания, в первую очередь химия и биология. Прогресс биологии связан прежде всего с именем известного шведского естествоиспытателя натуралиста Карла Линнея (1707–1778). Линней родился в Швеции, в г. Рохульте, в семье небогатого священника. Изучал естественные и медицинские науки в университетах Лунда и Упсалы. Одним из учителей Линнея был известный шведский астроном и физик, предложивший свою температурную шкалу, Андерс Цельсий (1701–1744), В 1732 г. Линней совершил поездку по Лапландии, целью которой было ознакомление с растительным миром северной Скандинавии, а результатом — труд «Флора Лапландии». По возвращении из Лапландии Линней поселился в Голландии, в г. Гарткали, где получил вполне устроившее его предложение одного состоятельного цветовода-любителя взять под свое руководство богатый ботанический сад. Годы работы в гарткальском ботаническом саду были для Линнея очень плодотворными. В Швецию Линней прибыл в 1738 г. известным врачом и ученым, автором ряда книг. Сначала по возвращении в Швецию Линней занимался медицинской практикой в Стокгольме, затем возглавил кафедру университета в Упсале, преподавал медицинские науки и естествознание. Линней был одним из организаторов и первым президентом Шведской академии наук, а также иностранным почетным членом Петербургской Академии наук. За заслуги в области науки Линней получил дворянское звание и переменил фамилию на фон Линне.

XVIII век отличен от других, в частности тем, что большое распространение в науке и культуре получил сбор коллекций и составление классификаций. Коллекционировались и классифицировались в первую очередь различные виды растений и животных, геологические объекты, литературные, художественные, исторические и другие произведения. Естественно, что при этом требовалась (по крайней мере, была очень желательной) определенная система классификации. Вероятно, мы не ошибемся, если скажем, что создание единой системы классификации было особенно необходимо и в то же время являлось особенно сложным делом для различных видов животных и растений, а также для геологических объектов.

Энергичный, обладавший систематизаторским складом ума, Линней предпринял попытку классифицировать животных, растения и минералы мира. Работа Линнея практически была завершением длительного этапа труда большого числа естествоиспытателей разных стран. Наиболее значительный успех был достигнут Линнеем и его многочисленными помощниками в области классификации растений. Было также много сделано по классификации животных. Меньше всего результатов было получено Линнеем в классификации минералов. Во всяком случае, нельзя сказать, что классификация минералов Линнея имеет такое же значение и получила столь широкое признание и распространение, как классификация животных и особенно классификация растений.

В основном произведении Линнея «Система природы», вышедшем при его жизни двенадцатью изданиями, была установлена определенная градация (соподчинение) между разновидностями растений и животных: класс, отряд (порядок), род, вид, вариация. Всех животных Линней разделил на 6 классов: млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые. Человек фигурирует в этой классификации животного царства как представитель класса млекопитающих, отряда приматов (от латинского primatus — первое место, старшинство)^[190].

Все растения были разделены Линнеем на 24 класса. В настоящее время известно около 500 тыс. видов живущих в нашу эпоху на Земле растений, которые делятся на низшие и высшие. Сам Линней описал около 1500 новых видов растений.

Большой заслугой Линнея считается введение им так называемой бинарной системы наименований растений и животных, т. е. такой системы, когда название животного или растения состоит из двух слов, одно из которых характеризует род животного (растения), а второе — вид, например Lepas europanes — заяц-русак.

Вероятно, не было и не может быть на свете ученого, даже самого крупного, который в чем-то не ошибался бы, в чем-то не испытывал сомнений. У Линнея были свои заблуждения. Он считал виды животных и растений неизменными, хотя в последний период своей жизни как будто бы начал проявлять в этом вопросе некоторые сомнения. Классификация Линнея кое-где была искусственной. Необходимо было ее дальнейшее совершенствование. Но кто бы мог потребовать от него большего?

Из других биологов XVIII — начала XIX в. мы остановимся кратко только на трудах французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка (1744–1829).

Ламарк получил образование в Высшей медицинской школе в Париже, но наибольший интерес он проявлял к вопросам ботаники. Известность Ламарку принес трехтомный труд «Французская флора», вышедший из печати в 1778 г. Ламарк был избран членом Парижской академии наук, стал профессором зоологии. Он был сторонником Великой французской революции. Королевский ботанический сад по его предложению и по решению Конвента был в 1793 г. преобразован в Музей естественной истории, в котором Ламарк длительное время занимал кафедру низших животных. В возрасте около 76 лет Ламарк полностью ослеп. Тем не менее до конца своей жизни он продолжал активную научную деятельность.

Главная научная идея Ламарка была, можно сказать, противоположна взглядам Линнея: если Линней считал виды растений и животных неизменными, то Ламарк утверждал, что в мире растений и животных происходит непрерывная эволюция, причиной которой являются изменения окружающей их среды, в которую он включал климат, пищу и многое другое.

Известный русский естествоиспытатель-дарвинист К. А. Тимирязев так пишет о Ламарке: «Из предшественников Дарвина должно упомянуть о Ламарке, не потому только, что никакая история, не только биологии, но и научной мысли вообще, не была бы полна без упоминания о его заслугах, но потому еще, что это учение за последние годы особенно охотно выдвигается вперед явными и тайными врагами дарвинизма, как нечто более глубокое и упраздняющее за ненадобностью учение Дарвина.

Широкий, свободный от религиозных предрассудков ум Ламарка не остановился перед разрешением указанной нами задачи во всей ее совокупности^[191]. К сожалению, смелость замысла не соответствовала успеху осуществления, и причиной тому был, конечно, не недостаток сведений, так как Ламарк совмещал в себе почти все современные ему знания в области ботаники и зоологии, а именно отсутствие той творческой мысли, которая внезапно озаряет новым лучом света уже известную обширную область накопившихся фактов^[192]. По отношению к факту отсутствия переходов между современными видами и т. д. (тому, что мы называли мозаичностью общей картины органического мира) Ламарк ограничился указанием на искусственность всех классификационных единиц и выражением надежды, что, может быть, переходы найдутся где-нибудь в малоисследованных частях земного шара. Первая мысль, т. е. что все группы: виды, роды, семейства и т. д, — только искусственные создания человеческого ума, плохо вязалась с основной идеей и несомненным фактом естественной системы, выражающей не наилучшее только изобретение ума, а нечто реально существующее, помимо его желания налагаемое на него извне самою действительностью. Что же касается надежды найти связующие формы, затаившиеся где-то в неисследованных уголках земли, то она, конечно, была совершенно голословной. А в итоге частный вопрос о наличности обособленных видовых форм оставался неразрешенным. Не более успешно (хотя в известном, ограниченном смысле и более плодотворно) было воззрение Ламарка на свойство того процесса, результатом которого являлась главная особенность организмов — их изумительное совершенство, их гармония с условиями существования»^[193].

Пожалуй, несколько более просто приблизительно те же мысли К. А. Тимирязева можно изложить следующим образом.

Ламарк исходил из того, что растительные и животные организмы — весь живой мир на Земле находится в состоянии эволюции. Причиной эволюции является изменение условий жизни, окружающей среды. Изменения, происходящие во внешней среде (в климате, пище, почве, тепле, свете и т. д.), вызывают, по Ламарку, у организмов наследственные изменения. Из поколения в поколение эти изменения накапливаются — образуются новые формы живых существ. Процесс изменения растений и животных под действием окружающей среды, по Ламарку, различен. Растения под действием внешней среды претерпевают непосредственные изменения. Так, например, традесканция — один из сортов многолетних трав — сильно изменяет вид листьев и стебля в зависимости от того, растет ли она на сухом месте или в болоте под слоем воды.

У животных организмов процесс изменения под влиянием окружающей среды происходит, по Ламарку, иным образом. Изменяется поведение, привычки животных. Нагрузка на некоторые органы животных увеличивается, а отдельным органам приходится даже выполнять новые для них функции. Деятельность других органов, наоборот, ослабляется. В результате усиленного действия некоторых органов животного они развиваются и даже изменяются. Малофункционирующие или лишенные деятельности органы, наоборот, уменьшаются и даже могут атрофироваться. Например, у водяных птиц, которые много плавают, между пальцами образуются перепонки. Кроты проводят большую часть жизни под землей, в темноте, и поэтому глаза у них не развиты.

Ламарк считал, как уже сказано, что такие, приобретенные непосредственно под влиянием внешней среды, изменения являются наследственными и служат причиной образования новых видов. Но передача по наследству приобретенных таким образом изменений ни Ламарком, ни кем-либо из его последователей доказана не была. Поэтому взгляды Ламарка о том, как происходит эволюция растительного и животного мира, являются необоснованными.

Кроме того, и это также очень важно, во взглядах Ламарка на эволюцию растительного и животного мира отсутствует понятие естественного отбора, которое по современным научным представлениям является важнейшим. Только изменчивость организмов (наследственная изменчивость — мутации) в сочетании с естественным отбором может привести к эволюции, в результате которой возникают новые виды, приспособленные к условиям их существования. Об этом будет сказано в следующей главе, когда речь пойдет о великом учении Дарвина, о дарвинизме.

Необходимо еще раз отметить, что Ламарк был пионером эволюционного учения. В этом его большая заслуга перед наукой.

Вторая половина XVIII в., когда жил один из основоположников химии, французский ученый Антуан Лоран. Лавуазье (1743–1794), относится ко времени становления химии как самостоятельной теоретической науки и важной области практической деятельности. К началу XVIII в. были накоплены обширные знания свойств и превращений различных веществ. Большое значение имел быстрый рост горнорудной и собственно химической промышленности — красильного производства, гончарного дела, обработки кож, изготовления спиртных напитков и других ее отраслей.

Лавуазье родился в Париже, в семье прокурора парижского парламента и богатого коммерсанта. В 1761 г., в возрасте восемнадцати лет, он окончил колледж Мазарини — среднее учебное заведение, в котором учились дети аристократов. Лавуазье получил высшее образование в Парижском университете, юридический факультет которого окончил в 1763 г. Одновременно он изучал физику, химию и другие естественные науки. Далее жизнь Лавуазье протекала, так сказать, одновременно по двум руслам. С одной стороны, усиленные занятия химией и другими естественными науками, блестящие открытия, увековечившие его имя, избрание в Парижскую академию паук. С другой стороны, участие в Компании откупов^[194], что принесло Лавуазье много денег, ко в 1794 г. вместе с другими откупщиками привело на гильотину.

Одним из главных вопросов, занимавших Лавуазье, была проблема горения. Доминирующей точкой зрения на существо процесса горения к тому времени оставалась теория флогистона. Согласно этой теории, все тела, могущие гореть, содержат некоторое вещество или, лучше сказать, субстанцию^[195], которую они утрачивают при горении. Этой субстанции дали наименование флогистона (греч. phlogistos — воспламеняемый, горючий). По этой теории хорошо горят те тела, которые содержат много флогистона. И наоборот, тела, содержащие мало флогистона, должны гореть плохо. Тела, имеющие много флогистона, могут передавать его телам с малым количеством флогистона, т. е. могут осуществляться процессы дефлогистации и флогистации (которые мы сегодня, с позиций современной теории горения, назвали бы соответственно процессами окисления и восстановления).

Для того чтобы показать, в чем действительно состоит процесс горения, Лавуазье должен был проделать большое число опытов, основанных (это было для него всегда характерно) на точных измерениях. Еще до Лавуазье было проведено немало работ, содействующих правильному пониманию существа процесса горения. Английский химик Джозеф Пристли (1733–1804), шведские химики Карл Шееле (1742–1768) и Торберн Бергман показали, что воздух имеет сложный состав. Тот же Пристли и другой известный английский физик и химик, Генри Кавендиш (1731–1810), именем которого названа научно-исследовательская лаборатория Кембриджского университета, исследовали различные газы, в том числе компоненты воздуха. В 1774 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов путем точных опытов, основанных на взвешивании, установил принцип сохранения вещества, имеющий огромное значение, в частности для изучения процесса горения.

Лавуазье не был знаком со многими из ранее проделанных работ, и многое ему пришлось делать самостоятельно, заново. Все его опыты имели количественный, систематический характер. Лавуазье посредством прямого эксперимента доказал, что горение есть не что иное, как соединение сгорающих веществ с кислородом — одним из газов, составляющих воздух. Он произвел сжигание алмаза (С) в среде чистого кислорода (О₂) с получением двуокиси углерода (СО₂), а также большое число других опытов, раскрывающих сущность процесса горения.

Лавуазье показал, что все химические превращения одних (исходных) веществ в другие (продукты процессов) сводятся к изменению сочетаний элементов, т. е. веществ, далее не разделяемых химическим путем^[196]. К уже известным элементам (углероду, сере, фосфору, металлам) он присоединил новые: кислород, водород и азот.

Следует, пожалуй, заметить, что, говоря о составе сложных химических веществ, предложенном Лавуазье, более точно пользоваться наименованием простые вещества вместо применяемого теперь термина «элементы». Дело заключается в том, что Лавуазье считал (как и другие ученые того времени) химически неделимыми некоторые вещества (например, свободные сложные химические радикалы — сложные частицы, обладающие не-спаренными электронами), которые в дальнейшем удалось химически разделить.

Химические соединения были разделены в своем большинстве на три группы: кислоты, основания и соли^[197]. Есть некоторое, вероятно чисто внешнее, сходство между тем, что проделал Лавуазье в химической классификации веществ и терминологии, и тем, что было сделано Линнеем в биологии.

Лавуазье определил сущность процессов дыхания и пищеварения. В результате проведенных им опытов было показано, что в организме происходит процесс, аналогичный обычному процессу горения. При этом «горючим веществом» служит пища, а кислород поступает в организм из воздуха при дыхании. В результате этих опытов и их обобщения был составлен общий химический баланс организма.

Лавуазье вместе с уже упоминавшимся известным французским ученым Лапласом были проделаны опыты по определению скрытых теплот^[198], а также теплот горения различных веществ. Этими опытами были положены начала термохимии — весьма важной для практики науки, изучающей тепловые явления, сопровождающие химические реакции. Лавуазье и Лаплас создали так называемый ледяной калориметр — прибор, позволяющий измерять количество тепла (это назначение калориметра любого типа, любой конструкции) путем измерения количества воды, образовавшейся в результате таяния льда при известной величине его скрытой теплоты таяния.

Совместно с французским инженером Ж. Мёнье Лавуазье установил, что вода представляет собой соединение кислорода и водорода. Со всеми возможными предосторожностями (учитывая взрывной характер реакции) Лавуазье произвел синтез воды из этих двух газов. Одновременно с Лавуазье и независимо от него синтез воды из кислорода и водорода был проведен Кавендишем, Отнюдь не претендуя на то, что нами перечислены все достижения Лавуазье в области химии, мы хотим сделать только одно важное дополнение к сказанному. Лавуазье является автором опубликованного в 1789 г. «Начального учебника химии» — вероятно, первой систематической книги такого рода.

Важный шаг в развитии химии вслед за Лавуазье был сделан известным английским химиком, физиком и метеорологом Джоном Дальтоном (1766–1844). Нам представляется более удобным рассказать о научных исследованиях Дальтона в настоящей главе^[199].

Дальтон родился в бедной семье ткача-квакера^[200]. Он учился в сельской школе, много занимался самообразованием и уже приблизительно в пятнадцатилетием возрасте стал преподавателем в той же школе, где ранее учился. Знакомство с любителем-метеорологом Робинсоном увлекло Дальтона с ранних лет метеорологией (это увлечение сохранилось у Дальтона на всю жизнь) и пробудило в нем интерес к конструированию различных приборов. Осенью 1781 г. Дальтон — учитель в школе г. Кендала, а через 4 года — директор школы. В Кендале Дальтон проработал около 12 лет. За это время, помимо занятий в школе, он много времени отдавал метеорологии, усиленно изучал математику, читал публичные лекции, выступал с научными статьями. Его имя становилось все более известным. В 1793 г. Дальтон переехал в г. Манчестер, стал преподавать в колледже и давать частные уроки. Вскоре его избрали секретарем, а затем председателем Манчестерского литературного и философского общества. Его научные интересы становились все шире. В 1816 г. Дальтона избрали членом-корреспондентом Французской академии наук и только в 1822 г, — членом Королевского общества.

Рис. 11. Схема опыта Дальтона.

Научные заслуги Дальтона очень велики, но предпочтение, наверное, надо отдать его работам в области исследования газов и особенно развитию атомистических представлений в химии.

Дальтона заинтересовал такой вопрос: если в каком-либо сосуде имеется смесь различных, химически не реагирующих между собой газов, то каково будет парциальное давление^[201] каждого из газов, входящих в смесь? Будет ли давление смеси газов равно сумме парциальных давлений всех газов, входящих в смесь? Такой вопрос проще всего решить с помощью опыта. Можно, например, произвести такой опыт (рис. 11): взять два равных по объему сосуда, соединенных между собой трубкой с краном. В правом сосуде вместо дна имеется подвижный поршень. В первом (см. рис. 11, а) положении системы сосуды разъединены краном (кран закрыт).

Сосуды заполнены газами А и В (например, кислородом и азотом), давления которых одинаковы (температуры тоже).

Затем с помощью поршня и крана газ В перепускается в левый сосуд, в котором теперь находится смесь двух газов, А и В, при той же температуре (см. рис. И, б). Из опыта следует, что давление смеси газов А +В, рА+В, оказалось равным сумме давлений газов А и В, рА и рВ до начала опыта, т. е. в данном случае, удвоилось:

Ра+в = Ра + Рв.

Подобного рода очень простые по смыслу опыты дали возможность Дальтону открыть закон, носящий теперь его имя: давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парциальных давлений. Эти же опыты позволили дать более простое определение парциального давления — как давления, которое имел бы входящий в смесь газ, если бы один занимал весь объем смеси. Другими словами, поведение газа в объеме, заполненном смесью, пе зависит от присутствия других газов. Все это убеждало Дальтона в корпускулярном строении газа.

Большое значение имеют исследования Дальтона в утверждении атомных представлений в химии. Дальтон исходил из того, что атомы являются мельчайшими, далее неделимыми частицами вещества, но атомы разных элементов имеют различную массу. Он считал также, что атомы разных элементов могут соединяться между собой только в простых соотношениях. Поэтому если условно принять массу атома легчайшего из элементов (водорода) за единицу, то можно определить относительные массы (относительно водорода) атомов других элементов. Дальтон полагал, что один элемент может соединяться с другим в различных весовых соотношениях. Но и в этом случае соотношения весов элементов, образующих соединения, также будут выражаться отношением целых чисел. Сложное тело, по Дальтону, состоит из молекул, в состав каждой из которых входит определенное число атомов соответствующих элементов. Таким образом, Дальтон ввел понятие атомный вес, установил один из основных законов химии — закон кратных отношений^[202].

Следует иметь в виду, что в этот период, когда устанавливались основные атомные представления в химии, было немало различных точек зрения по некоторым вопросам, немало споров, в результате которых образовывалось общее мнение. Поэтому (как и в большинстве случаев в науке), создание атомных представлений в химии нельзя приписать одному лицу. Огромная роль в этом деле принадлежит также итальянскому физику и химику Амедео Аеогадро (1776–1856), установившему, что в равных объемах разных (идеальных) газов при одинаковых давлениях и температурах находится равное число молекул (это положение именуется законом Лвогадро); французскому химику, основателю учения о химическом равновесии Клоду Луи Бертолле (1748–1822); шведскому химику и минералогу, иностранному почетному члену Петербургской Академии наук, составившему таблицу атомных масс (весов) элементов, Йёнсу Якобу Берцелиусу (1779–1848); французскому химику и физику, иностранному почетному члену Петербургской Академии наук, открывшему новые химические элементы (хлор, йод, калий, натрий) и новые газовые законы, носящие его имя, Жозефу Луи Гей-Люссаку (1778–1850) и многим другим ученым. В результате утверждения атомных представлений в химии была разработана стехиометрия (от греч. stoicheion — первоначало) — учение о количественных соотношениях между массами веществ, участвующих в реакции, основа для написания химических уравнений. В наше время со стехиометрией знакомы ученики старших классов средних школ (умеют «считать атомы» в уравнениях химических реакций).

Рассказ о научных работах Дальтона мы закончим ссылкой на исследование им одного дефекта зрения, заключающегося в том, что люди, обладающие этой болезнью глаз, плохо различают некоторые цвета, чаще всего красный и зеленый, и чаще этим дефектом страдают мужчины. Дальтон способствовал установлению причины этой болезни, названной позднее дальтонизмом. Причина как будто бы состоит в отсутствии в сетчатке глаза колбочек одного или нескольких типов. Дальтон и особенно его брат Джонатан страдали этой болезнью.

XVIII в, — век проявления большого интереса к электричеству. Под электричеством теперь понимается совокупность явлений, в которых проявляется взаимодействие заряженных частиц. Электричество является в настоящее время одним из главных разделов физики и основой важной отрасли производства — электротехники. По этим вопросам ниже будет сказано достаточно полно.

В учении об электричестве особенно выделяются два имени: Майкла Фарадея и Джеймса Максвелла, деятельность которых относится к XIX в., ей в следующей главе будет уделено должное внимание.

Как известно, учение об электричестве имеет длительную историю. Уже в Древней Греции знали, что если натереть поверхность янтаря мехом или шерстью, то он будет притягивать к себе легкие предметы, например небольшие кусочки соломы и сена, перья и т. п. Собственно говоря, из этого опыта возникло само слово электричество: electron — по гречески янтарь. Было установлено также, что янтарь можно заменить сургучом — ничто не изменится, эффект сохранится. Было также замечено, что если натертую шерстяной тканью сургучную палочку сблизить со стеклянной палочкой, натертой шелковой тканью, то между ними возникнет сила притяжения и проскочит искра. Наоборот, если сблизить между собой две одинаковые палочки (сургучные, натертые шерстяной тканью, или стеклянные, натертые шелковой тканью), то возникнут силы отталкивания (рис. 12). Было даже высказано предположение, что существует два вида электричества: смоляное электричество, собирающееся на сургучной палочке, и стеклянное электричество, накапливающееся на стеклянной палочке.

XVIII век является временем подъема работ в области электричества. Известный американский просветитель, ученый и государственный деятель Бенджамин Франклин (1706–1790), будучи человеком образованным и деятельным, заинтересовался электричеством. Он дал объяснение действия лейденской банки^[203] и изобрел громоотвод, который испытал в 1753 г.

Рис. 12. Опыты, показывающие притяжение электрических зарядов с разными знаками и отталкивание зарядов одного и того же знака.

Французский физик, член Парижской академии наук Шарль Огюстен Кулон (1736–1806) родился на юго-западе Франции в г. Ангулеме. Военный инженер, он около 9 лет работал на острове Мартиника в инженерных войсках. После возвращения во Францию Кулон занялся наукой. Вероятно, главным его изобретением были крутильные весы — высокочувствительный прибор, весьма подходящий для измерения малых сил. Основной. принцип крутильных весов заключается в том, чтобы заставить измеряемую силу скручивать тонкую упругую нить (струну) и по фиксируемой величине скручивания нити определять силу. Этот принцип и теперь используется во многих точных приборах. Его важное преимущество — отсутствие внешнего трения.

С помощью крутильных весов Кулон установил один из основных законов электростатики, названный его именем:

где — сила взаимодействия в вакууме между точечными зарядами е₁ и е₂, r — расстояние между зарядами, к — коэффициент пропорциональности, зависящий от размерности величин, входящих в уравнение закона. Когда знаки зарядов e₁ и е₂ одинаковы (т. е. мы имеем дело, так сказать, с электрическими зарядами одного типа), сила F будет силой отталкивания. В случае же разных знаков зарядов, сила F — сила притяжения. Не трудно заметить, что уравнение закона Кулона по внешнему виду похоже на уравнение закона всемирного тяготения Ньютона, с той, однако, разницей по существу дела, что природа сил различна, массы тел в противоположность электрическим зарядам всегда имеют одинаковый, положительный, знак, а сила — всегда сила притяжения.

В честь Кулона единица количества электричества (электрического заряда), названа его именем — заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в течение 1 с при силе тока, равной 1 А.

Кулоном было доказано, что электрические заряды всегда располагаются на поверхности проводника; он показал, что открытый им закон справедлив не только для электрических зарядов, но и для магнитных полюсов. Работы Кулона явились, можно сказать, теоретической основой последующего развития электро- и магнитостатики.

Известны также работы Кулона в области механики, трения (преимущественно сухого, т. е. без смазки) и по ряду других направлений.

В конце XVIII — первой половине XIX в. работала целая группа выдающихся ученых, которые достигли многого в дальнейшем изучении электромагнитных явлений и создали основу для глубокого прорыва в этой области, совершенного Фарадеем и Максвеллом.

Итальянский ученый-физиолог Луиджи Гальвани (1737–1798) также является одним из основателей учения об электричестве. Он родился в г. Болонье, в университете этого города получил образование. Преподавал в том же университете медицинские дисциплины. Много внимания уделял сравнительной анатомии и так называемому животному электричеству. Конец жизни Гальвани был омрачен преследованиями со стороны Наполеона (Бонапарта). Дело заключалось в том, что Бонапарт захотел образовать в Северной Италии Цизальпинскуюреспублику, в которую должен был войти и г. Болонья. Гальвани был уважаемым человеком в Болонье. Он отказался принести присягу новому правительству. Это было причиной последовавших для него трудностей, в частности он был отстранен от руководства кафедрой университета, которой ведал тридцать семь лет.

Главное событие в научной жизни Гальвани произошло в 1790 г., когда он производил свои ставшие знаменитыми опыты с лягушками. Дело, судя но всему, произошло так. Гальвани коснулся металлической пластинкой нерва только что убитой лягушки. В то же время пластинкой, сделанной из другого металла, он коснулся бедра этой лягушки. Когда две пластинки были приведены в соприкосновение между собой, было замечено конвульсивное сокращение мускулов лягушки.

Описанный опыт, проведенный Гальвани, имел большое значение. Но ни самому Гальвани, ни его современнику Вольте правильного объяснения опыта дать не удалось.

Так как научная деятельность Гальвани и Вольты часто соприкасалась (главным образом в форме дискуссий), то описание их творческого пути удобнее вести совместно.

Итальянский физик и физиолог Алессандро Вольта (1745–1827) родился на севере Италии, в Ломбардии, в небольшом городке Комо. Его родители хотели, чтобы Алессандро стал священником, и определили его в школу ордена иезуитов. Но, учась в этой школе, Вольта много внимания проявлял к естественным наукам. В 1774–1779 гг. он преподаватель физики в школе г. Комо, а с 1779 г. началась его профессорская деятельность в университетах Павии и Падуи. Больше всего Вольту интересовали электричество, химия и физиология. Вольта обладал даром первоклассного лектора. Как свидетельствуют исторические данные, на многие его лекции приезжали студенты не только из других городов Италии, но и из других стран.

Когда Вольта узнал об описанном выше опыте Гальвани, это его очень заинтересовало. Он немедленно повторил опыт, с тем же, что и у Гальвани, результатом: лапки умерщвленной лягушки двигались. Первоначально Гальвани п Вольта дали опыту одинаковое объяснение — рассматривали его как проявление «животного электричества».

Точка зрения Гальвани на существо «животного электричества» была приблизительно такой. Он считал, что существует особая, невесомая нервная жидкость. Электричество, или нервная жидкость, по Гальвани, вырабатывается в мозге и затем по нервам передается в волокна мускулов, подобных лейденским банкам. Металлические пластины всего лишь играют роль электрических проводников.

Однако, проделав многочисленные эксперименты, Вольта вскоре пришел к совершенно другой точке зрения по поводу опыта Гальвани. Вольта пришел к заключению, что возникновение электричества вовсе не было связано с организмом животного, в данном случае лягушки, а полностью определялось наличием в цепи двух различных металлов. В 1795 г. Вольта показал, что если взять две пластинки, сделанные из разных металлов (например, из меди и цинка), и разделить их слоем серной кислоты (или поместить между ними кусок картона, пропитанного серной кислотой), то такое простейшее устройство будет представлять собой источник тока, названный по настоянию Вольты в честь Гальвани гальваническим элементом. Следовательно, как это и присуще любому источнику тока, если к каждой из пластинок прикрепить металлические проволочки и соединить эти проволочки между собой (т. е. замкнуть внешнюю цепь), то возникнет электрический ток. Гальванические элементы вскоре нашли широкое распространение в лабораториях, будучи недорогими и более удобными, чем лейденские банки, требующие зарядки практически после каждого применения.

Ну, а как же решился спор между Гальвани и Вольтой, каково правильное объяснение опыта Гальвани?

Как уже выше сказано, ни один из этих двух замечательных ученых не дал правильного объяснения опыту Гальвани. Действительно, в опыте Гальвани организм животного отношения к делу не имеет. Но и объяснение Вольты является также неправильным (во всяком случае, далеко не полным). Дело в том, что гальванический элемент есть устройство, преобразующее химическую энергию в энергию электрическую, и для его функционирования требуются два электрода (положительный и отрицательный, две металлические или угольные пластинки) и электролит (в данном случае серная кислота). Процесс же собственно возникновения электричества (электрических зарядов) протекает вовсе не в месте стыка металлов, а на поверхностях разделов электродов с электролитом.

Кроме того, Вольта отрицал существование животного электричества. Но еще Гальвани, поставив новую серию опытов, показал в 1794 г., что мышцы препарированной лягушки сокращаются без прикосновения металла. Он сумел доказать, что в организме имеется электричество. Сегодня это ни у кого не вызывает сомнения, это широко используется в медицинской практике.

Вольте принадлежит важное изобретение, именуемое вольтовым столбом. Собственно говоря, вольтов столб представляет собой не что иное, как комбинацию гальванических элементов. Устраивается вольтов столб следующим образом. Берется равное количество медных и цинковых кружков (пластин), которые располагаются последовательно друг за другом: медный кружок — цинковый кружок — медный кружок и т. д. После каждого цинкового кружка помещается суконный кружок, смоченный серной кислотой. Как видно, вольтов столб представляет собой ряд последовательно соединенных гальванических элементов. Чем больше число медных и цинковых кружков (т. е. чем больше число последовательно соединенных гальванических элементов), тем выше напряжение вольтова столба, тем больший ток можно получить от него. Вольтов столб также нашел очень широкое практическое применение.

Известный русский физик, один из первых русских электротехников, член Петербургской академии наук Василий Владимирович Петров (1761–1834) создал в 1802 г. вольтов столб, состоящий из 2100 элементарных гальванических элементов и дающий электродвижущую силу около 1700 В. В книге Петрова «Известие о гальвани-вольтовских опытах», изданной в 1803 г., дается глубокое изложение электрических явлений, в том числе и его собственных исследований. Петров был весьма разносторонним ученым, занимался математикой, физикой, химией, метеорологией. Но, вероятно, наиболее крупным достижением Петрова было открытие им в 1802 г. электрической дуги (часто именуемой вольтовой дугой, видимо в связи с тем, что вольтов столб был первым источником тока, с помощью которого была обнаружена электрическая дуга) — особого вида электрического разряда через газ. Электрическая дуга может быть получена различными способами. Можно, например, два куска угля присоединить к противоположным электродам источника тока (допустим, вольтова столба), привести эти угли в соприкосновение между собой и затем раздвинуть их на небольшое расстояние. Если источник тока достаточно мощный, то концы углей раскаляются и постепенно начинают испаряться, между концами углей образуется ярко светящаяся электрическая дуга. Может быть достигнута очень высокая температура дуги — выше температуры поверхности Солнца, составляющей около 6000 К. Электрическая дуга может быть образована не только между углями, но и между металлами. Петров предвидел широкое практическое использование электрических дуг, и его предположения оправдались. В настоящее время электрические дуги используются, например, в электросварке, в электропечах для выплавки высококачественных металлов, в некоторых осветительных приборах.

Известный английский химик и физик, член Лондонского королевского общества (президент с 1820 г.), иностранный почетный член Петербургской Академии наук Гемфри Дэви (1778–1829) был ученым разносторонним, являлся одним из основателей электрохимии. Один из самых мощных в то время вольтовых столбов, которым располагал Дэви в Лондонском королевском обществе, позволил ему воздействовать электрически на поташ (содержащий в своем составе калий) и соду (содержащую натрий), разложить их и выделить металлические калий и натрий. Несколько позднее Дэви также электрическим путем получил амальгамы (от лат. amalgama — сплав) — сплав ртути с другими металлами — кальция, стронция, бария и магния. В 1815 г. Дэви сконструировал безопасную рудничную лампу с металлической сеткой. В книге Дэви «Начала химической философии» (1812) описываются опыты, связанные с получением электрической дуги, открытой, как о том уже сказано, Петровым в 1802 г.

Возвращаясь снова к работам Вольты, следует отметить, что им проведен широкий круг исследований, касающихся воздействия электричества на организмы животных, В этих опытах речь шла не о «животном электричестве», а о влиянии на организмы животных электричества, подведенного к ним извне. Вольта изучал возбудимость нервов животных, их мышц, желудка и кишечника, раздражимость вкусовых органов, зрения и слуха. Его работы имели значение для физиологии.

Вольта сконструировал ряд электротехнических приборов: конденсатор — устройство для накапливания электрических зарядов; электрофор — простейшая электрическая машина для производства электрических зарядов; электрометр — прибор для измерения электрического напряжения (потенциала); электроскоп — прибор, дающий возможность определить, имеет ли тело электрический заряд (обычно по углу расхождения легких листочков судят о величине заряда) (рис. 13). Впоследствии именем Вольты были названы: единица электрического напряжения (вольт) и прибор для измерения электрического напряжения^[204] (вольтметр).

Далее события развивались еще быстрее. Большой вклад был сделан известным датским физиком, иностранным почетным членом Петербургской Академии наук Хансом Кристианом Эрстедом (1777–1851), показавшим связь между электричеством и магнетизмом. Эрстед родился в семье аптекаря в г. Кудкёбинге, на датском острове Лангеланн. Окончив Копенгагенский университет, он затем вел педагогическую работу, с 1806 г. стал профессором университета, в котором ранее учился. То, что Эрстед был высокоталантливым человеком, видно из его крупных научных достижений, о которых будет кратко рассказано, но он, кроме того, был первоклассным лектором, умел ясно и увлекательно отвечать на разные вопросы, особенно касающиеся науки. Он организовал Общество для распространения естествознания и активно в нем участвовал.

Как и многие ученые того времени, Эрстед проявлял интерес к различным направлениям науки. Но славу ему принесла физика, точнее сказать, электромагнетизм.

Рис. 13. Электроскоп.

Рис. 14. Опыт Эрстеда.

Как утверждают многие историки науки, самый главный физический опыт Эрстеда явился в значительной мере случайным^[205]. Дело обстояло как будто бы таким образом. Эрстед собирался читать лекцию, в ходе которой предполагал показать, что электрический провод накаливается, если он замкнут на электроды батареи, а протекающий по нему ток достаточно велик (т. е. провод должен быть в меру тонким). Это явление (накаливание провода при протекании по нему тока) считалось необычным. На демонстрационном столе находились электрическая батарея и кусок провода, а также, видимо случайно, обычная магнитная стрелка, как всегда, с северным и южным полюсами. Когда электроды батареи были замкнуты электрическим проводом, магнитная стрелка, оказавшаяся вблизи провода, пришла в движение. Сказанное проще всего представить, посмотрев на рисунок, изображающий схему опыта Эрстеда. До того, как электроды батареи были замкнуты проводом, изображенным на рис. 14 в виде кольца, магнитная стрелка находилась в положении, показанном пунктиром (т. е. в одной плоскости с кольцом). Когда электрическая цепь была замкнута, стрелка заняла положение, изображенное на рисунке сплошной линией, перпендикулярно плоскости кольца.

Опыт Эрстеда имел огромное значение для дальнейшего развития физики. Было доказано, что электричество и магнетизм взаимосвязаны. Весьма важная роль принадлежала последующим исследованиям французского ученого Андре Ампера (1775–1836), построившего первую теорию (гипотезу) магнетизма, основу которой составляло представление о магнитных взаимодействиях как взаимодействиях круговых электрических токов, другими словами, практически сведшего магнетизм к электродинамике; немецкого математика и физика Карла Гаусса (1777–1855), с именем которого связаны новые представления в теории электричества и магнетизма и именем которого названа единица магнитной индукции — гаусс; немецкого физика Георга Ома (1787–1854), установившего носящий его имя закон, связывающий значения трех величин — разности потенциалов на концах рассматриваемого участка цепи, его электрического сопротивления и силы тока^[206].

Развитие теории электричества и магнетизма будет рассмотрено в следующей главе. Сейчас, помимо сказанного, необходимо заметить только следующее. Опыт Эрстеда представляет очень большой интерес еще с одной точки зрения. Как помнит читатель, силы притяжения всемирного тяготения так же, как и силы притяжения или отталкивания электростатики и магнетизма, подчиняющиеся закону Кулона, всегда направлены вдоль воображаемой линии, соединяющей взаимодействующие тела. В опыте Эрстеда, как раз наоборот, сила, действующая на магнитную стрелку (когда электрический контур замкнут), направлена перпендикулярно движению тока по кольцевому проводу. Как сказали бы во времена Эрстеда, сила, действующая на магнитную стрелку, перпендикулярна направлению движения электрической жид-кости.

Сначала на эту сторону опыта Эрстеда не было обращено должного внимания, но во второй половине XIX в. опыт Эрстеда вместе с другими не менее важными открытиями привел к заключению, что невозможно с механической точки зрения объяснить все наблюдаемые в природе явления.

Французский астроном, математик и физик, член Парижской академии наук и иностранный почетный член Петербургской Академии наук Пьер Симон Лаплас (1749–1827) был разносторонним ученым. Он родился в семье мелкого фермера в г. Вомонан-Ож (Нормандия). В том же городе Лаплас окончил школу и в возрасте 17 лет приехал в Париям. Через некоторое время он получил место профессора Военной школы, в чем немалую помощь ему оказал известный французский математик, механик и философ-просветитель Жан Лерон Д’Аламбер. Лаплас принял активное участие в организации Нормальной и Политехнической школ в Париже, имевших большое значение в системе образования Франции, вел преподавательскую работу в Нормальной школе, а в 1790 г. был назначен председателем Палаты мер и весов, вводившей в это время метрическую систему.

Лаплас участвовал в политической жизни Франции, но, будучи большим честолюбцем, проявил на этом поприще беспринципность и неустойчивость. В начале своей политической деятельности оп был активным республиканцем, но после прихода к власти Наполеона примкнул к нему и даже некоторое время занимал пост министра внутренних дел, а затем был назначен Наполеоном в сенат, ему был присвоен титул графа и оказаны всяческие другие почести. Однако в 1814 г. Лаплас превратился в противника Наполеона, а в 1817 г. был возведен Людовиком XVIII в звание маркиза и пэра Франции.

Большая работа была проделана Лапласом в области математики. В его книге «Аналитическая теория вероятностей» (1812) было рассмотрено так называемое преобразование Лапласа, с помощью которого функция действительного переменного переводится в функцию комплексного переменного, т. е. такого переменного, которое состоит из суммы действительного числа и произведения действительного числа на так называемую мнимую единицу (число, квадрат которого равен —1)^[207]. Преобразование Лапласа выражается интегралом Лапласа^[208].

Мы не будем здесь больше останавливаться на сложном, специальном вопросе — преобразовании Лапласа. Просим читателей, недостаточно знакомых с высшей математикой, не огорчаться по поводу того, что сказанное выше о преобразовании Лапласа, да еще в таком сверхкратком и поэтому поверхностном изложении, могло остаться недостаточно понятым.

Следует заметить, что интегралы такого типа значительно раньше применялись петербургским академиком Эйлером, которого Лаплас называл учителем математиков второй половины XVIII в.

Исследования Лапласа по дифференциальным уравнениям^[209], математической теории вероятностей (помимо преобразования Лапласа, была установлена, например, теорема Лапласа, дающая возможность определять приближенные значения вероятностей), в области алгебры и некоторые другие вошли в число фундаментальных исследований.

Как уже упоминалось ранее, Лаплас совместно с Лавуазье определял скрытую теплоту тел с помощью специально для этого созданного ледяного калориметра. Лапласом вместе с Лавуазье исследовался процесс горения водорода в кислороде, доказывалась ошибочность теории флогистона, претендовавшей на объяснение сущности горения.

Лаплас изучал также явление капиллярности, т. е. свойство, определяемое притяжением между молекулами (атомами) на границе раздела жидкости и твердого тела (например, если притяжение между частицами жидкости и твердого тела больше, чем у частиц жидкости между собой, то жидкость смачивает твердое тело, и в этом случае жидкость может около стенки или в тонких трубках — капиллярах — немного подняться над поверхностью). Капиллярные явления имеют широкое распространение в природе и технике, например при циркуляции влаги и соков в растениях или при питании фитиля керосиновой лампы керосином.

Лаплас установил формулу скорости распространения звука в воздухе, что явилось результатом его работы в области акустики. Он определил зависимость между плотностью воздуха и высотой местности над уровнем моря.

Из приведенного — далеко не полного — перечня работ Лапласа, видно, как широк был круг его научных интересов. Но все же наибольшее значение и, уж во всяком случае, наибольшую популярность имели работы Лапласа по небесной механике. Основными трудами, в которых Лаплас излагает небесную механику такой, как он себе ее представлял, являются: «Трактат о небесной механике», состоящий из пяти томов, изданных в 1798–1825 гг., и рассчитанная на более широкий круг читателей, написанная более простым языком книга «Изложение системы мира» (1796), в конце которой Лаплас приводит свою космогоническую гипотезу и историю развития астрономии. В начале этой книги Лаплас пишет: «Из всех естественных наук астрономия представляет собой наиболее длинную цепь открытий. От первого взгляда на небо чрезвычайно далеко до того общего представления, которое в настоящее время охватывает прошлые и будущие состояния системы мира. Чтобы этого достичь, надо было наблюдать небесные светила в течение многих веков, распознать в их видимых движениях действительные движения Земли, подняться до законов движения планет, а от этих законов — к принципу всемирного тяготения; наконец, исходя из этого принципа, дать полное объяснение всех небесных явлений, вплоть до самых малых деталей. Вот что сделал человеческий ум в астрономии»^[210].

Что же было наиболее существенным из сделанного Лапласом в области небесной механики?

Среди большого числа исследований и открытий, вероятно, следует выделить два: доказательства Лапласом устойчивости Вселенной и теорию естественного возникновения Вселенной из первичной туманности.

Ньютон, как уже об этом говорилось, открыл всемирный закон тяготения и, основываясь на нем, установил законы движения планет. Таким образом, Ньютон заменил управляемые перводвигателем, или ангелами, действующими по приказу бога, небесные сферы механизмом, действующим на основе установленных им законов. Однако Ньютон говорил, что создание Вселенной и придание ей первого толчка — дело рук божьих. Возможно, он говорил так потому, что на подобного рода вопросы другого ответа у него не было. На вопрос о том, абсолютно ли движение, Ньютон не давал определенного ответа, ссылаясь на то, что это выходит за пределы человеческих знаний. Следовательно, по Ньютону, нельзя утверждать, что небесная система стабильна, и поэтому не исключается, что для продолжения ее деятельности требуются периодические импульсы извне. Откуда же? Видимо, как и первый толчок, от бога.

Лаплас с позиций механики доказал устойчивость Солнечной системы в течение очень длительного времени. Это доказательство основывается на законе всемирного тяготения, многочисленных наблюдениях, сделанных различными астрономами, и использовании более точного математического аппарата (математических рядов) для определения взаимных возмущений планет. Это дало возможность Лапласу, как свидетельствуют многие историки науки, на вопрос Наполеона, почему в его системе мира ничего не сказано о боге, ответить, что в этой гипотезе не было необходимости.

Космогоническая гипотеза Лапласа основана на том, что Солнечная система образовалась из уже вращающейся и сжимающейся газовой туманности. Напомним, что, по теории Канта, Солнечная система также возникла из газовой туманности, но эта туманность не имела предварительного вращения. В этом случае появляется непреодолимая трудность: невозможно объяснить, как могло образоваться правильное вращательное движение небесных тел.

Мы не будем более подробно останавливаться на космогонической гипотезе Лапласа, имея в виду, что ее место давно уже заняли современные представления. Исходя из гипотезы Лапласа не удалось, в частности, объяснить медленного по отношению к планетам вращения Солнца. Не следует, однако, забывать о большом прогрессивном значении космогонической гипотезы Лапласа в истории астрономии.

Лаплас выполнил много других важных астрономических исследований. Он доказал, что наблюдаемое ускорение движения Луны является следствием периодических возмущений эксцентриситета орбиты Земли, вызываемых воздействием планет Солнечной системы, и поэтому ускоренное движение Луны в дальнейшем сменится замедленным.

Ломоносов

Великий русский ученый, основоположник отечественной науки Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) родился в дер. Денисовка Архангельской губернии, вблизи города Холмогоры, в семье крестьян-поморов, живших в основном морским промыслом. Г. В. Плеханов писал о Ломоносове: «Ему чрезвычайно помогло то обстоятельство, что он был именно архангельским мужиком, мужи-ком-поморцем, не носившим крепостного ошейника»^[211]. Действительно, русский Север почти не знал крепостного права, земля там принадлежала государству, а крестьяне выплачивали денежную подать. Правда, положение крестьян, особенно после введения Петром I подушной подати, становилось все более тяжелым.

Учиться читать и писать Ломоносов начал в возрасте 11–12 лет, а когда ему исполнилось 14 лет, он завоевал славу лучшего чтеца и писца деревни. Ломоносов с детских лет имел большое пристрастие к книгам. По счастью, кроме книг духовного содержания, ему в руки, по-видимому, попали такие книги, как «Грамматика» Мелетия Смотрицкого и «Арифметика» Леонтия Магницкого — одни из лучших учебников того времени.

В возрасте 19 лет Ломоносов оставил родной дом и отправился в Москву. Основанием для этого важнейшего поступка в его жизни было желание учиться, возможностей для чего в деревне, конечно, не было. Он занял у соседа три рубля, получил паспорт, взял с собой книги и, преодолев весь путь за три недели, в начале января 1731 г. прибыл в Москву.

Поступив сначала в Математико-навигацкую школу, которая размещалась в Сухаревой башне, Ломоносов вскоре перешел в Славяно-греко-латинскую академию, бывшую в годы правления Петра I крупнейшим просветительским учреждением страны, готовившим образованных людей для государства и церкви. Ко времени поступления в академию Ломоносова слава ее несколько померкла, главным образом в результате попыток (до поры до времени неудачных) ограничить ее деятельность только духовными предметами, что и было сделано в 1814 г. В том же 1814 г. академия была преобразована в Московскую духовную академию и переведена в Троице-Сергиеву лавру. Несмотря на то что Ломоносов умел читать и писать, знал арифметику, он был определен в первый класс, так как совершенно не знал латинского языка, которому обучали с первого класса академии.

Ломоносов учился в Славяно-греко-латинской академии с небольшим перерывом до конца 1735 г. (в это время он был на предпоследнем, двенадцатом курсе). Однако вместо положенных 12 лет, он провел в академии только 5. Знания давались Ломоносову легко. Он выучил латинский и греческий языки, много занимался арифметикой, географией, историей, литературой, читал книги на славянском языке. Его интерес к науке с каждым годом рос.

Надо отметить, что жизнь Ломоносова была все эти годы очень тяжелой. Ученикам первых шести классов выдавалось «на все про все» по три копейки в день, а в старших классах — лишь немногим больше. Обучение в основном велось на низком уровне. Так, основы астрономии излагались с позиций Птолемея, хотя уже давно широкое распространение получили взгляды Коперника.

В самом конце 1735 г. Ломоносов в числе 20 наиболее способных учеников был направлен для продолжения образования в Петербургскую Академию наук. Главными задачами академии в то время было проведение научных исследований (в основном по математике, физике и гуманитарным наукам) и подготовка отечественных ученых. На первых порах среди членов академии преобладали иностранцы, в числе которых был один из выдающихся ученых XVIII в. — математик, механик, физик и астроном Леонард Эйлер (1707–1783), а также математики братья Д. и Н. Бернулли, Я. Герман, физик и философ Г. Бюльфингер и др.

В академии на этот раз Ломоносову пришлось пробыть не долго — менее года. По договоренности между Петербургской Академией паук и немецкими учеными-горняками во второй половине 1736 г, в Германию выехала небольшая группа молодых ученых в составе трех человек, среди которых был Ломоносов. В их задачу входило изучение металлургии и горного дела.

Около пяти лет провел Ломоносов в Германии. Первые три года он был студентом известного университета, основанного в 1526 г. в небольшом немецком городе Марбурге. Менее чем за год Ломоносов хорошо освоил немецкий язык, которого он до этого не знал. Более всего с русскими студентами в Марбургском университете занимался известный в то время ученый-энциклопедист, почетный член Петербургской Академии наук Христиан Вольф (1679–1754). Он читал лекции по математике, механике, физике, гидравлике, архитектуре, философии, праву, психологии и некоторым другим наукам. Такая широкая палитра наук, по которым читал лекции Вольф, «компенсировалась» известной узостью его взглядов, что позднее отмечал Ломоносов (сохранивший, однако, до конца жизни признательность Вольфу) в своих письмах к Эйлеру. По свидетельству современников, Вольф читал лекции хорошо — ясно и доходчиво. Но справедливости ради необходимо отметить, что философские взгляды Вольфа не только не соответствовали материализму французских просветителей и материализму в целом, но даже препятствовали развитию антифеодальных тенденций.

Ломоносов слушал также курс теоретической химии профессора Дуйзинга, читал современную ему немецкую художественную литературу, сочинения по риторике французских филологов XVII в. (надо сказать, что Ломоносов овладел и французским языком), слушал лекции по римскому красноречию, читал «Избранные речи» Цицерона, сочинения Овидия, Вергилия, Сенеки, занимался вопросами стихосложения, живописью, пробовал писать стихи.

X. Вольф так характеризует Ломоносова: «Молодой человек с прекрасными способностями Михаил Ломоносов со времени своего прибытия в Марбург прилежно посещал мои лекции математики и философии, а преимущественно физики и с особенною любовью старался приобретать основательные познания. Нисколько не сомневаюсь, что если он с таким же прилежанием будет продолжать свои занятия, то он со временем, по возвращении в отечество, может принести пользу государству, чего от души и желаю»^[212].

Летом 1739 г. Ломоносов и его два товарища прибыли в горнозаводский саксонский город Фрейбург, чтобы здесь изучать непосредственно металлургию и горное дело, а также практическую химию. Время, проведенное во Фрейбурге, было очень полезным для Ломоносова. Характер обучения русских студентов был своеобразен, но достигал цели. Это были обычно посещения рудников, металлургических и других заводов, во время которых давались квалифицированные объяснения. Большое впечатление произвела на Ломоносова Фрейбургская химическая лаборатория, в которой производились нужные для практики химические анализы, научные исследования и опытные учебные работы. Возможно именно здесь Ломоносов оценил важность эксперимента в науке и по возвращении в Россию затратил много усилий для создания химической лаборатории в Петербургской Академии наук.

В 1739 г., во время пребывания Ломоносова и его товарищей в Германии, русскими войсками была взята расположенная на р. Днестр крепость Хотин, входившая еще в Киевскую Русь, а позднее завоеванная Турцией. По поводу этого радостного события Ломоносов написал «Оду на победу над турками и татарами и на взятие Хотина 1739 года». В. Г. Белинский сказал, что с этой оды, «по всей справедливости, должно считать начало русской литературы»^[213]. Ода Ломоносова была написана новым для русских стихотворных произведений силлабо-тоническим стихом, тогда как до этого в России использовалось силлабическое стихосложение. О распространенности в дальнейшем в России силлабо-тонического стихосложения можно судить по тому, что к нему относятся такие метры, как ямб (которым преимущественно писал Пушкин), хорей, дактиль, амфибрахий, анапест. Ода при жизни Ломоносова опубликована не была.

В июне 1741 г., испытав немало трудностей, Ломоносов возвратился в Петербург. Никак нельзя сказать, что здесь его ждала теплая встреча и были созданы удовлетворительные условия для работы. В течение первых семи месяцев он, несмотря на глубокие знания и желание служить отчизне, оставался на положении. студента. Тем не менее Ломоносов сразу включился в активную деятельность. Он составил каталог минералов и окаменелостей музея («Кунсткамеры»), занимался физико-химическими исследованиями, писал стихи, делал переводы научных статей с немецкого языка на русский. В начале 1742 г. Ломоносов был назначен адъюнктом^[214] физического класса, что делало возможным для него ведение самостоятельной научно-исследовательской работы и улучшало материальное положение.

Однако положение Ломоносова оставалось нелегким. Примером тому может служить факт, что в 1743–1744 гг. он в течение восьми месяцев необоснованно находился под стражей, сначала в караульном помещении, а затем под домашним арестом.

Как это ни парадоксально, время, проведенное Ломоносовым под стражей, оказалось для него весьма творческим. Он занимался вопросами строения вещества, начал работать над трудом «Риторика»^[215], написал ряд стихотворений.

В 1743 г. к Ломоносову в Петербург из Германии приехала его жена с дочерью. Ломоносов вступил в брак с Е. Цильх в Марбурге, и его жена с дочерью приехали к нему в Россию после того, как его положение стало более прочным и обеспеченным. Семейная жизнь, хорошие отношения в семье содействовали работе Ломоносова.

В 1745 г. Ломоносов был утвержден сенатом в должности профессора химии, что означало в то время признание его членом Петербургской Академии наук.

В 1748 г. произошло очень важное для Ломоносова событие, осуществления которого он добивался многие годы, — рядом с домом, в котором жил Ломоносов, была построена химическая лаборатория, располагавшая современным оборудованием и реактивами. Значение этой лаборатории так определил в 1828 г. известный русский ученый-химик В. В. Морковников (1838–1904): «Для нас эта лаборатория важна как праматерь всех русских лабораторий.^[216]

Ломоносов всегда стремился все созданное им в науке сделать полезным для промышленности. Это была одна из главных черт его творчества. Так, Ломоносов в своей химической лаборатории работал с силикатами^[217] и приложил много усилий, чтобы создать вблизи Ораниенбаума (теперь г. Ломоносов) фабрику цветного стекла.

Ломоносов был инициатором создания Московского университета, принимал активное участие в разработке таких важнейших вопросов, как состав студентов университета и порядок их приема (он стремился к тому, чтобы в университет могли поступить все наиболее способные молодые люди, включая детей крепостных крестьян), содержание и организация обучения, экспериментальная база университета, создание в нем своей типографии. Московский университет, носящий теперь имя М. В. Ломоносова, был открыт весной 1755 г.

Известность Ломоносова и как крупнейшего ученого и как талантливого стихотворца непрерывно росла.

К сожалению, здоровье его быстро ухудшалось. Сказывалась огромная работа, которую он вел, и тяжелая обстановка в академии, непрерывно возникавшие препятствия на пути решения важных задач развития науки, которые Ломоносов старался преодолеть, не жалея сил. На 54-м году жизни 4(15) апреля 1765 г. Ломоносов скончался.

Михаил Васильевич Ломоносов был не только выдающимся ученым, известным далеко за пределами России, но и человеком необычайно разносторонним. Очень трудно назвать такую отрасль науки, куда не проникали бы его интересы, где он не сказал бы своего собственного слова. К этому надо добавить, что Ломоносов успешно занимался различными, как он сам говорил, искусствами (говоря современным языком, являлся прекрасным инженером), был талантливым поэтом и живописцем. Вот как охарактеризовал Ломоносова в 1772 г. известный просветитель И. И. Новиков (1744–1818): «Сей муж был великого разума, высокого духа и глубокого знания. Сколь отменна была его охота к наукам и ко всему человечеству полезном знаниям, столь мужественно и вступил он в Путь к достижению желаемого им предмета». И далее: «Нрав имел он веселый, говорил коротко и остроумно и любил в разговорах употреблять острые шутки; Отечеству и друзьям своим был верен, покровительствовал упражняющимся во словесных науках и ободрял их; в обхождении был по большей части ласков, к искателям его милости щедр; но при всем том был горяч и вспыльчив»^[218].

А. С. Пушкин сказал, что Ломоносов не только создал первый русский университет, но и сам являлся первым нашим университетом.

Теперь мы очень кратко расскажем о некоторых крупных достижениях Ломоносова. Коснемся прежде всего физики и химии. Необходимо сказать, что Ломоносов хорошо знал и высоко ценил труды своих великих предшественников, в первую очередь Галилея и Ньютона. По своим убеждениям Ломоносов был материалистом. Он считал, что как материя, так и движение существуют вечно, отрицал допускавшийся Ньютоном «первотолчок». Ломоносов утверждал, что существуют два вида материи: собственно материя, т. е. та материя, из которой состоят все окружающие нас тела, и посторонняя материя^[219], которой заполнены промежутки между телами. Таким образом, Ломоносов считал, что абсолютной пустоты не существует, но признавал постороннюю материю или мировой эфир — гипотетическую, всепроникающую среду. В следующей главе будет показано, что гипотеза эфира не выдержала проверки временем, на его место пришло физическое поле, являющееся одной из форм материи.

Ломоносов был сторонником корпускулярного строения вещества. Он считал, что материя состоит из мельчайших частиц атомов (их Ломоносов называл элементами) и сочетаний атомов — молекул, которые он именовал корпускулами. Ломоносов отрицал существование гипотетической, невесомой жидкости (флюида) — теплорода, присутствие которого в телах якобы определяет меру их нагретости. Он утверждал, что движение мельчайших частиц тела — атомов и молекул (элементов и корпускул) — есть истинная причина теплового состояния. В работе «Рассуждение о твердости и жидкости тел», написанной в 1760 г., Ломоносов говорит: «Доказано мною прежде сего, что элементарный огонь аристотельский, или, по новых ученых штилю, теплотворная особливая материя, которая из тела в тело переходя и странствуя, скитается без всякой малейшей вероятной причины, есть один только вымысел; и купно утверждено, что огонь и теплота состоит в коловратном движении частиц, а особливо самой материи тела составляющая»^[220].

Одним из крупнейших открытий Ломоносова было доказательство закона сохранения вещества. Он повторил опыт Бойля, состоявший в нагревании металла в герметически закрытом сосуде. Бойль, проводя такого рода эксперимент, совершил принципиальную ошибку и поэтому пришел к неверным выводам. Он помещал кусок свинца в стеклянную реторту, запаивал ее, взвешивал и производил нагревание. Но перед тем, как произвести вторичное взвешивание, Бойль открывал реторту, и внутрь ее входил воздух, кислород которого вступал в соединение со свинцом (кислорода находящегося в запаянной реторте не хватало для полного окисления свинца). Поэтому вес реторты после опыта получался у Бойля больше веса реторты до опыта. На основании этого Бойль сделал вывод, что «корпускулы огня» проникают через стенки колбы во время опыта.

Опыт Ломоносова отличался от опыта Бойля тем, что вторичное взвешивание (после опыта) производилось без предварительного раскрытия сосуда. Таким путем Ломоносов установил, что вес колбы в результате опыта остается неизменным. Это был очень важный вывод. Сам Ломоносов писал об этом так: «…деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару; оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере»^[221].

Следующая выдержка из письма Ломоносова к Эйлеру, написанного уже в июле 1748 г., показывает, что Ломоносов в результате своих опытов и размышлений пришел к закону сохранения материи и движения: «Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования, и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому»^[222].

Исследования Ломоносова имели очень широкий диапазон. Он был хорошо знаком с взглядами различных ученых о происхождении света и высказал по этому вопросу ряд интересных соображений. Его интересовала проблема цвета, он работал над ней с учетом решения практических задач, в частности изготовления цветных стекол.

Ломоносову принадлежит ряд работ, касающихся электрических явлений. Вместе со своим другом, известным в то время ученым Г. В. Риманом, он занимался изучением атмосферного электричества. Для этой цели была создана специальная электрическая машина, один из опытов с которой при изучении грозового разряда закончился трагически — Риман погиб. Ломоносов ставил цель, вскоре удачно решенную Франклином (об этом сказано выше), предохранить сооружения от молнии.

Ломоносов тесно связывал химию с физикой. Он говорил: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И сии две науки так соединены между собою, что одна без другой в совершенстве быть не могут»^[223]. Его химическая лаборатория была оснащена хорошими приборами: точными (по тому времени) термометрами, барометрами, различного типа весами и др. В лаборатории размещались разного назначения печи — как с естественным, так и с искусственным дутьем: плавильные, стекловаренные, перегонные. Наиболее крупные стекловаренные печи использовались не только в опытных целях, но и для изготовления цветного стекла и фарфора.

В химической лаборатории было проведено большое число исследований. В качестве примеров назовем определение растворимости металлов в кислотах и солей в воде, ряд исследований прикладного характера (анализ металлических руд и многое другое).

Будучи передовым ученым, Ломоносов, конечно, поддерживал гелиоцентрическую систему Коперника. Он писал: «Коперник возобновил, наконец, Солнечную систему, коя имя его ныне носит, показал преславное употребление ее в астрономии, которое после Кеплер, Невтон и другие великие математики и астрономы довели до такой точности, какую ныне видим в предсказании небесных явлений, чего по земностоятельной системе отнюдь достигнуть невозможно»^[224].

Вероятно, самым крупным достижением Ломоносова в астрономии — а он занимался и этой областью науки — является открытие атмосферы на планете Венера. Основой для этого открытия были астрономические наблюдения за Венерой, проходившей по солнечному диску. Ломоносов (и некоторые другие астрономы) установили световой ободок вокруг Венеры. Но именно Ломоносов дал правильное объяснение этому явлению — следствию преломления солнечных лучей в атмосфере Венеры.

Ломоносову принадлежит также подтвердившаяся в дальнейшем гипотеза о протекании на поверхности Солнца процессов, в результате которых состояние вещества претерпевает изменения. Ломоносов занимался также совершенствованием астрономических приборов и использованием их в мореплавании. Одна из работ Ломоносова, касающихся судовождения, посвящена северному морскому пути, сообщения по которому представлялись ему возможными и важными.

В интересы Ломоносова входили также геология, горное дело, металлургия. Во все эти области науки и техники Ломоносов внес свой вклад. Он справедливо утверждал, что формирование (изменение) поверхности Земли — процесс длительный, происходящий под действием как внешних причин (дождь, ветер, изменение внешней температуры, морские волны), так и внутренних (землетрясения,извержения вулканов). Известный советский ученый В. И. Вернадский писал о работах Ломоносова в области геологии и минералогии: «Ломоносов правильно ввел в научную работу тот метод понимания природных процессов и их изучения, который позже, по следам Палласа, де Соссюра, Смита, вошел в науку трудами Гоффе и Лайеля в XIX столетии, — метод единства геологического процесса накапливания во времени явлений, ныне совершающихся в земной коре. Сочинение Ломоносова „О слоях Земли“ в этом отношении по ясности и яркости проведения этой идеи является для XVIII века исключительным».^[225]

Внимание Ломоносова привлекали как рудные, так и горючие ископаемые: уголь, горючие сланцы, торф, нефть. Он утверждал, что горючие ископаемые имеют растительное или животное происхождение. Вот как ярко и образно пишет Ломоносов о происхождении угля: «Каменное или черное уголье по справедливости назвать можно посторонним горючим минералом, для того что показывает довольные признаки, что оное происходит от произрастающих вещей, а особливо от лесов, которые во время великой перемены земного глобуса землею сдавлены и засыпаны были, а потом от подземного жару перетлены и, через долготу времени земными соками напитавшись, окаменели…»^[226]. Ломоносов предвидел, что уголь может стать сырьем для получения других полезных продуктов.

Большой интерес имел Ломоносов к истории России. Выше уже говорилось о его работах, посвященных образованию российского государства, в которых он, опираясь на древние летописи, доказывал, что становление государства произошло задолго до прихода варягов и что рель и значение последних очень преувеличены.

Мы не будем здесь говорить о творчестве Ломоносова в области филологии, литературы и изобразительного искусства — об этом, правда очень кратко, сказано выше. Ограничимся тем, что приведем два стихотворения Ломоносова. Одно лирически-философское:

Лице свое скрывает день,

Поля покрыла мрачна ночь,

Взошла на горы чорна тень,

Лучи от нас склонились прочь.

Открылась бездна звезд полна;

Звездам числа нет, бездне дна.

Другое — юмористическое:

Случилось вместе два астронома в пиру,

И спорили весьма менаду собой в жару,

Один твердил: Земля, вертясь, круг Солнца ходит;

Другой — что Солнце все с собой планеты водит;

Один Коперник был, другой слыл Птоломей.

Тут повар спор решил усмешкою своей.

Хозяин спрашивал: — Ты звезд теченье знаешь?

Скажи, как ты о сем сомненье рассуждаешь?

Я правду докажу, на Солнце не бывав.

Кто видел простака из поваров такого,

Который бы вертел очаг кругом жаркого?^[227]

Мы уже говорили о высокой оценке Пушкиным творчества Ломоносова. Приведем в заключение слова Пушкина о слоге Ломоносова: «…ровный, цветущий и живописный, заемлет главное достоинство от глубокого знания книжного славянского языка и от счастливого слияния оного с языком простонародным»^[228].

Техника

XVII и особенно XVIII века оказались временем значительного ускорения в развитии техники. Причинами этого явилась замена путем буржуазных революций в наиболее экономически развитых странах феодального общественного строя капиталистическим и большие успехи, достигнутые к тому времени наукой, создающие основу развития техники. XVII и XVIII века подготовили почву для небывалого научно-технического прогресса, чему будет посвящена вторая часть книги.

Направлений развития техники много, гораздо больше различных машин, аппаратов и приборов — больших и маленьких. Мы постараемся выбрать в качестве примеров те направления техники, которые представляют наибольший интерес.

Быстрое развитие промышленности во многих странах требовало создания достаточно мощных, экономичных и удобных для использования источников энергии, которые могли бы приводить в действие все нуждающиеся в этом машины. С давнего времени распространение получили водяные и ветряные колеса.

Рис. 15. Гидравлическое колесо.

Количество гидросиловых установок (рис. 15), их мощность непрерывно росли. Они получали применение на многих производствах, где до этого машины и орудия приводились в действие вручную или силой животных. В связи с ростом мощности колес все шире стал применяться металл для валов и некоторых других деталей. Во Франции на р. Сене в 1682 г. была сооружена крупнейшая для того времени установка, состоящая из 13 колес диаметром по 8 м, служившая для привода более 200 насосов, подававших воду на высоту свыше 160 м, и обеспечивавшая питание водой фонтанов в Версале и Марли.

Во второй половине XVIII в. под руководством русского изобретателя К. Д. Фролова были построены уникальные гидротехнические сооружения для откачки воды па серебряных рудниках Алтая, подъема руды из шахт и привода в действие лесопилки. Горный инженер А. Карпинский так описал свои впечатления: «Кто посещал Змеиногорский рудник, тот, конечно, с удовольствием осматривал производимые на оном работы, превышающие, кажется, силы человеческие, и механические устройства, облегчающие труды рудокопателей при извлечении сокровищ из недр земных. Удивленный путешественник спросит невольно: кем устроены в глубоких храминах земли сии огромные колеса, каких не существует ни в одном из российских рудников, приводимые в движение водою, протекающей через длинные каналы, высеченные в камне? Изобретатель сего механизма есть берг-гауптман 6 класса Козма Дмитриевич Фролов»^[229].

Но свое главное слово гидроэнергия сказала значительно позже, в XX в.

Наряду с водяными колесами широкое применение находили ветряные колеса. Задачи они выполняли различные, но чаще всего служили для привода в действие мельниц. Перед водяными колесами их преимущество заключалось в том, что место их расположения по понятным причинам менее связано с природными условиями. Недостатком же их являлось большое (в большинстве случаев) непостоянство скорости ветра, хотя реки (за редким исключением) тоже имеют существенные колебания стока воды, главным образом сезонные и годовые.

Одним из главных факторов технического прогресса рассматриваемого периода была паровая машина, представлявшая собой первый универсальный двигатель.

Известно, что попытки создать двигатель, работающий на водяном паре, использовать силу пара восходят еще к Архимеду, древнегреческому ученому Герону Александрийскому и Леонардо да Винчи. Но задача оказалась не такой простой, и универсальный паровой двигатель был создан и начал находить широкое применение только во второй половине XVIII в. До этого было сделано несколько более или менее удачных попыток.

Рис. 16. Схема машины Севери.

Одной из первых таких попыток была паровая машина, созданная в самом конце XVII в. английским инженером Томасом Севери (1650–1715), схема которой представлена на рис. 16. Назначением машины была откачка воды из шахт; она использовалась также на водокачках. Принцип ее работы следующий. При заполненном водой баке 2 открывался вентиль А, и водяной пар из котла 1 заполнял бак 2, выжимая находившуюся в нем воду через открывавшийся клапан С (при закрытом клапане В) в сосуд 4. Когда вся вода из бака 2 перетекала в сосуд 4, вентиль А закрывался, бак 2 снаружи охлаждался водой, так что в нем образовывалось давление гораздо ниже атмосферного. Как это видно из схемы машины, клапан С при этом закрывался, а клапан В открывался. Под воздействием атмосферного давления бак 2 заполнялся водой из сосуда 3, и цикл работы машины мог быть повторен. В результате вода из нижнего сосуда 3 (например, из шахты) поступала в верхний сосуд 4 (например, на поверхность). Однако практическое использование машина Севери получила очень небольшое.

Рис. 17. Схема машины Ньюкомена.

Значительно больший успех имела машина английского изобретателя Томаса Ньюкомена (1663–1729), схема которой приведена на рис. 17. Машина Ньюкомена действовала следующим образом. В положении, представленном на рисунке, поршень насоса 1 под действием собственной тяжести опускался в нижнее положение, переместив находившуюся в цилиндре насоса 1 воду в верхний сосуд 3. При этом клапан А был, конечно, открыт, а клапан В — закрыт. В это время рабочий цилиндр 5 был заполнен паром, поступавшим из парового котла 7. При этом вентиль D был открыт, а вентиль С — закрыт. Коромысло 4, как показано на рисунке, было наклонено влево. Вслед за этим в рабочий цилиндр 5 из сосуда 6 впрыскивалась холодная вода, пар в цилиндре 5 конденсировался, и давление становилось значительно ниже атмосферного. При этом во время впуска холодной воды из сосуда 6 в рабочий цилиндр 5 вентиль С был, естественно, открыт, а вентиль D — закрыт. Вследствие создавшегося в рабочем цилиндре 5 вакуума его поршень под действием атмосферного давления опускался вниз, коромысло 4 поворачивалось вправо, поршень насоса 3 поднимался вверх, его цилиндр при закрытом клапане А и открытом клапане В заполнялся водой из сосуда 2. Далее цикл машины повторялся. Результатом работы машины Ньюкомена, часто именовавшейся атмосферной, являлся подъем воды с более низкого уровня на более высокий.

Первая машина Ньюкомена была построена в 1705 г., но уже к 1770 г. на севере Англии, главным образом в Ньюкаслском угольном бассейне, действовало около 100 таких машин, а к 1780 г. на Корнуольских оловянных рудниках (юго-запад Англии) было не менее 70 машин. Машины Ньюкомена использовались также в других европейских странах, пока в последней четверти XVIII в. па смену им не пришла более совершенная машина — универсальный тепловой двигатель Уатта.

Необходимо, однако, сказать, что автором первого универсального двигателя, не нашедшего, к сожалению, практического применения, был русский изобретатель 14ван Иванович Ползунов (1728–1766). Он родился на Урале, в семье вышедшего из крестьян солдата. Окончил горнозаводскую школу в Екатеринбурге, работал на уральских заводах, а в 1762 г. был назначен на Барнаульский завод. Здесь Ползунов много занимался самообразованием, изучал труды Ломоносова, ознакомился с работами английских изобретателей Севери и Ньюкомена и французского физика Напена. Ползунов задался целью создать совершенный паровой двигатель. Он хотел, говоря его же словами, «сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее учредить так, чтобы она была в состоянии все наложенные на себя тягости, каковы к раздуванию огня обычно к заводам бывают потребны, носить и, по воле нашей, что будет потребно, исправлять». И далее: «Дабы сей славы (если силы допустят) Отечеству достигнуть и чтоб то во всенародную пользу, по причине большого познания о употреблении вещей, поныне не весьма знакомых (по примеру наук прочих), в обычай ввести»^[230].

В 1763 г. Ползуновым были представлены записка, расчеты и проект первой в мире универсальной паровой машины мощностью 1,8 л. с. В отличие, например, от машины Ньюкомена, которая не могла непрерывно производить работу и использовалась поэтому для привода орудий прерывного действия (например, нососов для откачки воды из шахт), машина, предложенная Ползуновым в виде проекта, могла бы (будучи построенной) производить работу непрерывно, т. е. была спроектирована как универсальная.

В проекте своей машины Ползунов достигал непрерывности ее работы, т. е. универсальности, путем применения двух цилиндров, поршни которых поочередно передавали работу на общий вал. Впервые выдвинутый Ползуновым принцип сложения работы нескольких цилиндров на одном валу нашел в дальнейшем широкое применение, в том числе и для двигателей внутреннего сгорания, появившихся во второй половине XIX в. и затем получивших исключительно широкое распространение.

Ползуновым также было разработано специальное автоматическое устройство, производившее распределение пара и воды.

Как уже сказано, проект машины, представленный Ползуновым в 1763 г., реализован не был. В 1764 г. Ползунов вместе со своими товарищами начал работу по созданию силовой установки, предназначенной для подачи воздуха в металлургические печи. Описывать эту установку мы не будем^[231], заметим только, что она была сооружена на Барнаульском заводе в 1765 г., было проведено успешное ее испытание, показавшее ее работоспособность, но после смерти Ползунова доводкой установки более не занимались.

Имя талантливого русского изобретателя И. И. Ползунова вошло в историю техники. Оно присвоено Свердловскому горно-металлургическому техникуму и Центральному научно-исследовательскому котлотурбинному институту в Ленинграде.

Английский изобретатель Джеймс Уатт (1736–1819) — создатель ряда конструкций паровых машин, в том числе универсальной паровой машины, имевших очень большое значение (до конца XIX в. паровая машина являлась практически единственным универсальным двигателем) для промышленности и транспорта. Уатт родился в г. Гренокле (Шотландия). Его деятельность началась в открытой им мастерской, в которой изготавливались и ремонтировались различные приборы. Он исследовал свойства воды и водяного пара, опытным путем определил зависимость между давлением и температурой насыщенного водяного пара, довольно хорошо отвечающую современным данным.

Так как наибольший спрос на паровые машины был в то время для использования их в качестве двигателей, приводящих в действие водяные насосы, особенно для откачки воды из шахт, то усилия Уатта были сначала направлены именно в эту сторону. Внимательно изучив машину Ньюкомена, попавшую в его мастерскую на ремонт, Уатт правильно (как это видно с позиций сегодняшнего дня) определил большой ее недостаток: вследствие впрыскивания воды для конденсации пара цилиндр машины периодически и существенно охлаждался, а при впуске в него новой порции пара из котла цилиндр снова необходимо было нагревать. Непроизводительно расходовалось много лишнего тепла, а значит, и топлива. Уатт сумел этот недостаток устранить.

Рис. 18. Схема машины Уатта.

На рис. 18 представлена схема действия насосной паровой машины Уатта. Из рисунка видно, что Уатт внес два важных усовершенствования. Во-первых, он ввел специальное устройство — конденсатор пара 5, так что пар в машине Уатта конденсировался не в цилиндре машины, как то было раньше (например, в системе Ньюкомена), а в конденсаторе. Во-вторых, Уатт устроил паровую рубашку 2 вокруг цилиндра, заполнявшуюся во время работы машины паром из котла 1. Эти два усовершенствования существенно повысили экономичность машины.

Рис. 19. Цилиндры двойного действия.

Машина Уатта действовала следующим образом. Пар из котла 1 поступал в цилиндр; в это время поршень собственно паровой машины шел вверх (клапан 3 был закрыт, а клапан 4 открыт), в то время как поршень насоса шел вниз (клапан 8 был закрыт, а клапан 9 — открыт) и ранее наполнявшая цилиндр насоса вода подавалась потребителю. Когда пар из котла 1 заполнял цилиндр машины, клапан 4 закрывался, а клапан 3 открывался, вследствие конденсации пара в цилиндре машины создавался вакуум, поршень машины иод действием атмосферного давления опускался вниз, а поршень 7 насоса поднимался вверх (клапан 8 был открыт, клапан 9 — закрыт), засасывая новую порцию воды в цилиндр насоса. Из описания действия насосной паровой машины Уатта следует, что она, как и машина Ньюкомена, относилась к атмосферным машинам.

Насосная Паровая машина Уатта оказалась удачной, но только в 1769 г., т. е. приблизительно через четыре года после постройки модели, он получил на нее патент. На Корнуольском оловянном руднике в 1778 г. насчитывалось около 70 машин Ньюкомена, а к 1790 г. все они, кроме одной, были заменены машинами Уатта. Область применения паровых машин расширялась, большие заказы поступали, в частности, со стороны развивающейся текстильной промышленности, требовались универсальные паровые двигатели для привода вращающихся станков и других машин. Патент на универсальный паровой двигатель Уатт получил в 1781 г. Он разработал и создал паровую машину с цилиндрами двойного действия, принцип работы которых изображен на рис. 19. Уатту также принадлежит разработка центробежного регулятора и индикатора.

Создание новых конструкций паровых машин, их совершенствование, изобретение отдельных — иногда мелких, а иногда крупных (но всегда важных) — новшеств было, конечно, делом многих талантливых людей. Повышалась быстроходность паровых машин, увеличивалось давление свежего пара, для преобразования возвратно-поступательного движения поршня машины во вращательное все более широко применялся давно уже известный кривошипно-шатунный механизм, схема действия которого, представленная на рис. 20, не требует пояснений.

Рис. 20. Схема паровой машины с кривошипно-шатунным механизмом.

1 — поршень; 2 — шатун; 3 — коленчатый вал; 4 — маховик.

В XVIII в. возникло вполне понятное стремление использовать паровую машину на наземном и водном транспорте. Хотя первые практические успехи в этой области относятся к началу (первой четверти) XIX в., но, вероятно, будет уместно остановиться на этом здесь как на непосредственном продолжении сказанного выше.

Было сделано немало попыток разработки парового локомотива (от лат. loco moveo — сдвигаю с места), были построены действующие модели, но обычно выделяется построенный талантливым английским изобретателем Джорджем Стефенсоном (1781–1848) в 1829 г. паровоз «Ракета», изображенный на рис. 21.

Рис. 21. Паровоз Стефенсона «Ракета».

Стефенсон родился в рабочей семье, работал на угольных копях Ньюкасла, где работали также его отец и дед. Он много занимался самообразованием, изучал физику, механику и другие науки, всегда интересовался изобретательской деятельностью. Выдающиеся способности Стефенсона привели его на должность механика, а в 1823 г. он был назначен главным инженером компании по строительству первой железной дороги общего пользования Стоктон — Дарлингтон; это открыло ему большие возможности конструкторской, изобретательской работы.

В 1823 г. Стефенсон организовал первый паровозостроительный завод в г. Ньюкасле.

«Ракета» была не первым паровозом, сконструированным и построенным Стефенсоном, но этот превосходил другие по многим показателям и был признан лучшим локомотивом на специальной выставке в Рейхилле и рекомендован для новой железной дороги Ливерпуль— Манчестер, ставшей в то время образцовой.

Железные дороги начали играть в XVIII в. огромную роль. Их значение очень велико и в настоящее время. Паровоз долгое время занимал монопольное положение на железных дорогах. Но во второй половине XX в. был практически полностью вытеснен электровозом и тепловозом.

В России первые паровозы были построены русскими механиками и изобретателями Черепановыми — Ефимом Алексеевичем (отец, 1774–1842) и Мироном Ефимовичем (сын, 1803–1849), работавшими на Нижнетагильских заводах и бывшими крепостными заводчиков Демидовых. Черепановы занимались самообразованием, посещали заводы Петербурга и Москвы, Англии и Швеции. За изобретательскую деятельность Мирону Черепанову и его жене в 1833 г. была дана вольная. Ефиму Черепанову и его жене вольная была дана в 1836 г. Черепановы создали около 20 различных паровых машин, работавших на Нижнетагильских заводах. В 1834 г. ими был построен первый русский паровоз, а в 1835 г, — второй, более мощный (изображение его модели^[232] показано на рис. 22). Была проложена железная дорога между медным рудником и Выйским заводом, которая некоторое время эксплуатировалась. Первая пассажирская железная дорога по решению царского правительства была построена иностранными предпринимателями в 1837 г. между Петербургом и Павловском; ее протяженность 27 км. Двухколейная железная дорога Петербург — Москва начала действовать в 1851 г.

Рис. 22. Модель паровоза Черепановых.

Попытки использовать паровую машину в водном транспорте предпринимались с начала XVIII в. Известно, например, что не раз уже упоминавшийся ранее французский физик Папен построил лодку, приводившуюся в движение паровой машиной. Правда, успеха в этом деле Папен не достиг.

Первый успех был достигнут американским изобретателем Робертом Фултоном (1765–1815), родившимся в г. Литл-Бритон (теперь г. Фултон) в штате Пенсильвания. Любопытно отметить, что первые большие успехи в создании паровых машин для промышленности, железнодорожного и водного транспорта выпадали на долю талантливых людей, овладевших знаниями путем самообразования. В этом отношении не составлял исключения и Фултон. Ставший впоследствии инженером-механиком, Фултон, происходящий из небогатой семьи, вначале много занимался самообразованием, работал подмастерьем у ювелира, занимался живописью. Фултои жил в Англии, где занимался строительством гидротехнических сооружений и решением других технических задач. Находясь во Франции (в Париже), он построил подводную лодку «Наутилус» и паровое судно, которое было испытано на р. Сене. Но все это было только началом.

Рис. 23. Схема доменной печи.

Настоящий успех пришел к Фултону в 1807 г.: вернувшись в Америку, он построил колесный пароход «Клермонт» грузоподъемностью 15 т, приводимый в движение с помощью паровой машины мощностью 20 л. с.; в августе 1807 г. этот пароход совершил первый рейс от Нью-Йорка до Олбани протяженностью около 280 км.

Дальнейшее развитие пароходства — как речного, так и морского — пошло довольно быстро. Этому содействовали переход от деревянных к стальным конструкциям судов, рост мощности и быстроходности паровых машин, введение гребного винта и ряд других факторов.

В дальнейшем на судах стали преимущественно устанавливаться не паровые поршневые машины, а паровые турбины и дизели.

В XVII и XVIII вв. росла потребность в металле, что создавало стимул к развитию металлургии. Требовалось больше металла, причем более высокого качества.

Получали развитие доменные печи, в которых выплавлялся чугун. На рис. 23 изображена схема доменной печи, представляющей собой относительно высокое сооружение, в верхнюю часть которого — колошник — загружается шихта — смесь, состоящая из рудного концентрата, флюса (материалов, вводимых в печь для образования шлаков нужного качества и температуры плавления) и топлива. Прежде в качестве топлива использовался древесный уголь, но ввиду его высокой и растущей стоимости, а также необходимости беречь леса (последнее особенно относилось к Англии, где леса уже в XVII в. находились под угрозой истребления) во второй половине XVIII в. древесный уголь в большинстве доменных печей был заменен коксом — продуктом, получаемым обычно из каменного угля путем нагревания последнего до 950— 1050 °C без доступа воздуха в коксовых печах и содержащим более 96 % углерода. Для получения кокса используются обычно коксующиеся угли, которые при нагревании спекаются.

Снизу, через фурмы, подается хорошо подогретый воздух, который поднимается сквозь всю толщу шихты вверх и выходит уже в виде доменного газа (смеси СО₂, СО, Н₂ и N₂) через газоотвод. В нижней части доменной печи, как наиболее тяжелый, скапливается жидкий чугун — результат плавки, а над ним, как более легкий, — слой жидкого шлака. Жидкие чугун и шлак периодически выпускаются наружу через летки. Все сказанное легко проследить по приведенному рисунку.

Итак, исходные продукты, подающиеся в доменную печь, — это железная руда, флюсы, кокс и воздух; конечные продукты — чугун, шлак и доменный газ. Все три конечных продукта находят практическое использование. Что касается довольно низкокалорийного доменного газа (860—1000 ккал/м³, велико содержание азота — около 60 %), то он обычно используется для подогрева воздуха, поступающего в доменную печь. Шлак чаще всего используется в производстве строительных материалов.

Чугун — сплав железа с углеродом, в котором углерода обычно от 2 до 4 %, содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Основное употребление чугуна — выплавка из него стали. Чугуны, идущие в сталеплавильное производство, подразделяются на передельные и специальные (или ферросплавы). В передельном чугуне содержатся постоянные примеси, количество которых определяется способом выплавки стали. В ферросплавах же присутствуют легирующие элементы; ферросплавы с высоким содержанием кремния и марганца или некоторых других элементов выплавляются не в доменных, а в электрических печах. Их применение имеет большое значение для получения высококачественных (высоколегированных) сталей.

Чугун используется также непосредственно, без превращения его в сталь; такой вид чугуна называется литейным. Литейные чугуны подразделяются на серый, ковкий и белый. Из трех названных видов литейного чугуна вследствие его хрупкости и плохой обрабатываемости (хотя и малой изнашиваемости), менее всего используется белый чугун. Однако если отливки из белого чугуна подвергнуть отжигу, то белый чугун теряет хрупкость, приобретает вязкость, получается так называемый ковкий чугун. Из серого высококачественного чугуна отливаются многие изделия в машиностроении, в том числе сложной формы. Русские и советские инженеры и ученые много сделали для развития металлургии. Академик М. А. Павлов (1863–1958) проделал большую работу по совершенствованию доменного процесса, в области металлургии чугуна.

Сталь, сплав железа, углерода (до 2 %) и некоторых других элементов, — наиболее широко применяемый металл, используемый во всех отраслях производства. Сталь обладает прочностью, ковкостью (является деформируемой), в то время как чугун, как правило, хрупок, а чистое железо слишком легко деформируется (является слишком мягким). Эти ценные свойства стали достигаются тем, что по содержанию углерода она стоит между чугуном и железом. В зависимости от химического состава сталь подразделяют на два вида: углеродистую и легированную. Углеродистые стали (машиностроительная, иначе говоря, конструкционная, и строительная) содержат не менее 0,6 % углерода и 0,4–1,1 % марганца. Легированные стали обычно разделяют на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные, отличающиеся друг от друга количеством легирующих добавок (элементов); первые содержат не более 2,5 % легирующих элементов, вторые — 2,5–5,5 %, третьи — свыше 5,5 %. В зависимости от того, какой из легирующих элементов преобладает, сталь именуется никелевой, хромистой, хромоникелевой и т. д. Различные сорта стали могут обладать существенно отличными друг от друга свойствами. Весьма различна и стоимость разных сортов стали. Существуют нержавеющая, жаропрочная, износоустойчивая и другие сорта стали.

Сталь в настоящее время получают главным образом из смеси передельного чугуна со стальным ломом (поэтому годовая выплавка стали существенно больше выплавки чугуна) в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. В этой книге представляется возможным лишь весьма кратко остановиться на существе названных методов производства стали. При этом мы откажемся от применявшегося в основном до сих пор хронологического способа изложения и рассмотрим весь период развития производства стали, вплоть до настоящего времени.

Рис. 24. Кислородный конвертер.

1 — корпус; 2 — днище; 3 — опорные подшипники; 4 — шлем.

Современный кислородно-конвертерный способ производства стали состоит в том, что в стальной сосуд — конвертер (от лат. converto — изменяю, превращаю) загружается стальной лом (скрап) и заливается расплавленный чугун (рис. 24, 25). Изнутри поверхность конвертера обложена огнеупором толщиной до 1 м. Из рисунков видно, что массивный конвертер может поворачиваться на специальных опорных подшипниках. Когда происходит загрузка скрапа (см. рис. 25, а) и заливка жидкого чугуна (см. рис. 25, б), а также выпуск готовой стали и затем жидкого шлака, конвертер находится в наклонном (при выпуске стали, близком к горизонтальному) положении.

Рис. 25. Схема кислородно-конвертерного процесса.

а — загрузка металлолома; б — заливка чугуна; в — продувка.

Кислород подается снизу. Правда, за последнее время начала практиковаться подводка кислорода сверху (см. рис. 25, в), в чем имеются свои преимущества. Какого-либо топлива для конвертера не требуется: необходимое количество тепла выделяется в результате соединения кислорода с находящимися в чугуне примесями — кремнием, углеродом и др. Поэтому металл в конвертере всегда находится в жидком состоянии. Количество углерода в готовой стали регулируется длительностью процесса: чем дольше длится процесс, тем больше углерода выгорает и меньше его остается в стали. Обычно продувка конвертера кислородом длится 15–25 мин. Тепло газов, образующихся во время продувки конвертера кислородом, используется — за конвертером, как правило, устанавливается котел-утилизатор, задачей которого является использование тепла отходящих газов и который собственной топки пе имеет.

Кислородный конвертер способен переплавлять в сталь чугуны с добавкой большого количества скрапа (25 % и более) и руды (до 5 %). Кислородно-конвертерный процесс является очень экономичным. По сравнению с мартеновским процессом экономия на капитальных вложениях составляет 20–25 %, увеличение производительности труда — 25–30, снижение себестоимости стали — 2–4 %.

Продувка чугуна чистым кислородом впервые была применена в 1936 г. советским инженером Н. И. Мозговым. Первый промышленный кислородный конвертер был построен в Австрии в 1952 г.

Значительно раньше в черной металлургии для выплавки стали из чугуна начали применяться конвертеры с продувкой чугуна воздухом снизу. Широкое применение получили бессемеровский и томасовский процессы производства стали.

Английский инженер и изобретатель Г. Бессемер (1813–1898) в 1856 г. предложил новый способ выплавки стали, названный его именем и получивший широкое применение. Однако бессемеровский метод производства стали при всей его внешней схожести с кислородно-конвертерным имел очень существенный недостаток. Дело заключалось в том, что при продувке чугуна воздухом плохо выгорали фосфор и сера, и поэтому, если в чугуне (в железных рудах) содержалось относительно много фосфора и серы, сталь получалась низкого качества. Единственный выход состоял в том, чтобы использовать железные руды, содержащие немного фосфора и серы. Но таких руд оказалось мало.

С. Томас (1850–1885), английский инженер-металлург, предложил в 1878 г. существенную модификацию бессемеровского конвертерного метода выплавки стали, заключавшуюся в том, что он заменил кислую динасовую футеровку бессемеровских конвертеров на основную и для лучшего связывания фосфора вводил известь. Таким путем была достигнута возможность использования более низкосортных железных руд, содержащих много фосфора и серы. Однако качество стали, получаемой томасовским процессом, было низким.

Поэтому, когда в 1864 г. французский металлург П. Мартен (1824–1915) разработал метод выплавки стали, впоследствии названный его именем, а несколько позднее была сооружена первая мартеновская речь, все большее развитие начал получать мартеновский метод производства стали. Хотя мартеновский процесс был медленнее и менее экономичен по сравнению с конвертерными процессами Бессемера и Томаса, он имел неоспоримые преимущества перед ними: меньшую требовательность к составу железорудного сырья, возможность использовать большое количество скрапа и получать сталь более высокого качества. По этой причине в середине XX в. около 80 % всей производимой в мире стали получали в мартеновских печах.

Как следует из сказанного выше, в середине XX в. у мартеновского метода выплавки стали появился сильный конкурент — кислородно-конвертерный метод, соревнование между которыми все более склонялось в пользу последнего. В 70-х годах XX в. строительство мартеновских печей практически было прекращено.

На существе мартеновского способа производства стали с учетом всего сказанного мы остановимся совсем кратко. Плавка стали из чугуна и стального лома происходит в верхней части мартеновской печи — камере из огнеупорных материалов, в которую поступает нагретый горючий газ (например, природный), служащий топливом (иногда в мартеновских печах используется жидкое топливо, например, мазут), и нагретый воздух. Продукты сгорания топлива, образующиеся в камере, поступают в так называемые регенеративные нагреватели, через каждый из которых поочередно пропускаются горячие продукты сгорания, повышающие температуру набивки регенеративных нагревателей (обычно набивка представляет собой кладку из огнеупорного кирпича), воздух и горючий газ; последние нагреваются за счет охлаждения набивки нагревателей, т. е. в конечном итоге за счет тепла продуктов сгорания. Готовая сталь выпускается черев выпускное отверстие в ковш. Все, о чем было сказано, не более чем описание простейшей схемы мартеновской печи и мартеновского процесса.

Рис. 26. Схема дуговой электропечи прямого действия.

Для получения стали, особенно высококачественной, используются также электрические печи различных конструкций. На рис. 26 показана одна из наиболее распространенных в электрометаллургии печей — электродуговая печь прямого действия. Свое название печь получив потому, что электрические дуги зажигаются непосредственно между электродами (на рисунке их показано три) и нагреваемым телом, в данном случае жидким металлом.

Преимуществами электропечей перед другими агрегатами, предназначенными для выплавки стали, обеспечившими им приоритет в производстве высококачественной легированной стали, являются: возможность нагрева металла до высокой температуры за счет электрической дуги практически без внесения в металл каких-либо примесей; восстановительная атмосфера печи, делающая излишним процесс раскисления стали, т. е. удаления из нее растворенного в ней кислорода^[233]; меньший угар легирующих элементов и некоторые другие. В последнее время электрометаллургия все шире используется и в производстве обычной углеродистой стали.

Лет двадцать тому назад казалось, что кислородно-конвертерный метод выплавки стали, в силу его больших, названных выше преимуществ на многие годы останется наиболее распространенным. Рано, конечно, говорить, что, скажем, к концу XX в. ему придется уступить лидерство еще более прогрессивному способу производства стали. Но нельзя обойти молчанием вопрос так называемого прямого получения железа, т. е. процесс получения железа и стали непосредственно из рудных материалов, минуя стадию выплавки чугуна в доменных печах, не используя кокс. Однако ограничимся здесь только тем, что заметим: прямое получение железа является перспективным направлением в развитии металлургии; в ряде стран мира, в том числе в Советском Союзе, создаются соответствующие промышленные установки.

Рис. 27. Схема прокатки (поперечной)

1 — прокатываемый материал; 2, 3 — валки.

Рис. 28. Схема прокатки цельнокатаных труб.

В черной металлургии обычно различают три основные стадии получения и переработки металла, три передела: 1) выплавка чугуна — доменное производство, 2) выплавка стали — сталелитейное производство, 3) прокатка — способ обработки металла давлением, осуществляемый путем обжатия металла вращающимися валками.

Схема такого процесса показана на рис. 27. Прокатка производится чаще всего на металлургических предприятиях. Крупные заводы черной металлургии обычно имеют все три передела.

Прокатка производится на прокатных станах. Продукт прокатки металла — прокат может быть в форме листов (как толстых, так и тонких), ленты, полос, рельсов, труб, проволоки, а также в виде сложных фасонных профилей. Прокатные станы для производства стального проката делятся на две основные группы, а процесс прокатки — соответственно на две стадии. Первая стадия — это производство заготовок из слитков, получаемых в сталеплавильных печах. Заготовки, более удобные чем слитки для производства готового проката, обычно делаются одного из двух типов: либо квадратного или прямоугольного сечения, размером чаще всего от 50x50 до 400x400 мм², либо плоского сечения. Первые, именуемые блюмами, предназначаются для производства сортового металла (не листа), а прокатные станы, на которых они делаются — блюмингами. Второй тип заготовок, получивших название слябов, предназначается для выделки листа, а прокатные станы на которых делаются слябы, называются слябингами. Для производства цельнокатаных труб (без сварного шва) на блюмингах делаются специальные заготовки круглого сечения. Схема изготовления цельнокатаных труб представлена на рис. 28 и пояснений не требует. На входе в блюминг или слябинг слитки должны быть, конечно, хорошо нагреты (сохранять тепло после сталелитейного процесса).

Готовый прокат производится из соответствующих нагретых заготовок. Стальной прокат соответствующего профиля — необходимая и высокоэкономичная продукция для потребителей. Поэтому большая часть стали (как и многих других металлов, например алюминия, меди, латуни, цинка, свинца и их сплавов) выпускается в виде проката.

Рис. 29.Схема непрерывной разливки стали.

За последние десятилетия все большее распространение получает непрерывная разливка стали. Существо этого процесса, схема которого представлена на рис. 29, состоит в том, что жидкая сталь, полученная в сталеплавильных печах (особенно удобно сочетание непрерывной разливки стали с кислородными конвертерами, так как цикл плавки стали в кислородном конвертере близок по времени к циклу работы установки непрерывной разливки стали), поступает в интенсивно охлаждаемый водой кристаллизатор 3, где жидкая сталь начинает затвердевать вначале преимущественно около стенок кристаллизатора. Образующаяся оболочка будущей заготовки движется вниз. При этом вследствие непрерывного дальнейшего охлаждения (обрызгивания) водой из форсунок, не показанного на рисунке, будущая заготовка затвердевает полностью, а не только у поверхности.

Таким образом, жидкий металл непрерывно подается сверху через промежуточное разливочное устройство 1, 2 в кристаллизатор; затвердевающий сначала с внешней поверхности металл движется под действием роликов и валков (4, 5) вниз; после того как металл затвердевает полностью, его режут (6) на отдельные куски — заготовки.

Конечно, процесс непрерывной разливки стали далеко не так прост, как может показаться из приведенного описания. В этом описании по причине оправданного (с нашей точки зрения) стремления к краткости изложения совершенно не были затронуты такие, например, вопросы, как подача смазки на внутренние поверхности кристаллизатора для лучшего скольжения металла, необходимость предохранения от окисления поверхности жидкого металла инертным газом или синтетическим шлаком и др.

Однако непрерывная разливка стали имеет столь большие преимущества, что ею оснащаются в нашей стране практически все вновь строящиеся крупные кислородные конвертеры. Главные преимущества непрерывной разливки стали заключаются в следующем: сокращаются капитальные вложения, так как становятся излишними такие дорогостоящие агрегаты, как блюминги, слябинги, чугунные изложницы и кое-что другое; улучшается качество металла, его однородность вследствие того, что затвердевание происходит быстрее; уменьшение обрези головной и донной частей заготовок приводит к экономии 10–15 % металла.

Рис. 30. Схемы установок непрерывной разливки стали.

а — вертикального, б — радиального, в — криволинейного типа.

Установки непрерывной разливки стали, как это можно видеть из рис. 30, могут быть вертикального, радиального и криволинейного типов. Преимущество радиального и особенно криволинейного типов установок перед вертикальным — в их меньшей высоте.

Все остальные металлы, кроме железа и его сплавов, получили в промышленности название цветных металлов.

Число их велико, значение для промышленности — огромное. Скажем только несколько слов об алюминии, занимающем третье место по распространенности в природе среди всех других элементов и первое — среди металлов. Алюминий и его сплавы обладают очень важными свойствами: прочностью, легкостью, пластичностью и высокой электропроводностью. Алюминий и его сплавы имеют очень широкое применение, включая изделия для быта. Но особое значение они получили для авиации (для всех тех изделий, где легкость должна сочетаться с прочностью и пластичностью) и электротехники. Токопроводящая часть линий дальней электропередачи, в частности, делается в настоящее время исключительно из алюминия.

Получают алюминий чаще всего путем электролиза глинозема (Al₃O₂), содержащегося в некоторых алюминиевых рудах. По величине производства алюминий занимает среди металлов второе место (вслед за железом).

Наличие универсального двигателя и успехи металлургии уже в XVIII в. создали предпосылки для появления рабочих машин, прежде всего в области машиностроения. Однако вплоть до последней четверти XVIII в. даже в наиболее крупных мануфактурах, занимавшихся обработкой металла, основные процессы производились за счет мускульной силы человека. При этом использовались многочисленные инструменты и орудия (клещи, молотки, ножницы, сверла и др.). Но это не изменяло дела.

Рис. 31. Лучковый токарный станок.

Даже предшественниксовременных токарных и фрезерных станков — представленный на рис. 31 лучковый токарный станок приводился в действие мускулами человека.

Принцип действия этого станка очень прост. Большое значение для его работы имела простая крепкая веревка, верхние концы которой привязывались к твердо закрепленной гибкой жерди. Опускаясь вниз, веревка обвивала вал станка и затем закреплялась своим нижним концом на доске-педали. Если человек периодически нажимал на педаль, то, как это видно из рисунка, вал станка (в данном случае валом является само изделие) приходил во вращение. Заметим, между прочим, что это устройство для привода в движение вала (изделия) станка очень напоминает способ добычи огня первобытными людьми.

Инструментом, с помощью которого производилась обработка изделия, рабочий действовал вручную.

Рис. 32. Токарный станок с суппортом.

Коренные усовершенствования в ручной токарный станок были внесены приводом его в действие от универсального двигателя (вначале от паровой машины) и изобретением суппорта. Суппортом (от лат. supporto — поддерживаю) называется главный узел металлорежущего станка, на котором закрепляется и вместе с которым перемещается режущий инструмент (резец).

Идея суппорта нашла отражение в сконструированном русским механиком и изобретателем А. К. Нартовым (1693–1756) токарном станке. Первый же токарный станок с механическим суппортом, представленный на рис. 32, был создан в 1795 г. английским механиком Г. Модели (1771–1831). В 1797 г. Модели построил вполне работоспособный токарный станок с самоходным суппортом и чугунной станиной.

Первая половина XIX в. была ознаменована большими успехами в станкостроении. Усовершенствованный суппорт нашел широкое применение не только на токарных, но и на других станках. В машиностроении появились и все в большей мере использовались строгальные, шлифовальные, фрезерные и другие металлообрабатывающие станки. Точность металлообработки повышалась.

Рис. 33. Кривошипный (эксцентриковый) (а) и винтовой (б) прессы.

Начала находить применение, а в последующем получила широкое развитие обработка металла давлением. Речь здесь идет не о прокатных станах, используемых, как уже говорилось, чаще всего на металлургических заводах, а о разного рода прессах, которые по способу приведения их в действие разделяются на гидравлические и механические. На рис. 33 показаны кривошипный, или эксцентриковый, пресс и винтовой пресс, схема работы которых ясна из рисунка. В этом случае различие между ними определяется основным механизмом (в данном случае кривошипным механизмом и винтом). С точки зрения этого признака (характера основного механизма) можно было бы назвать немало типов прессов. Металл на них куется или штампуется чаще всего в горячем состоянии (исключение — листоштампоночные и вырубные прессы).

Рис. 34. Способы прессования.

Большое применение, особенно за последние десятилетия, находит метод прессования изделий и полуфабрикатов из цветных металлов, сплавов и пластических масс, осуществляемый как при горячем, так и при холодном состоянии материала. При такого рода прессовании особое значение имеют два элемента машины: матрица — инструмент, имеющий сквозное отверстие (иногда углубление), с помощью которого производятся штамповка, прессование или волочение, и пуансон — инструмент, оказывающий непосредственное давление на материал или передающий его через пресс-шайбу. Во всем этом гораздо проще разобраться, посмотрев на рис. 34, па котором представлены оба названных варианта прессования (с пресс-шайбой и без нее).

Следует заметить, что метод обработки металла (и других материалов, в частности пластических масс) давлением оказался весьма прогрессивным. Во-первых, снижаются потери металла (отсутствие стружки, всегда имеющейся при обработке резанием), и, во-вторых, во многих случаях увеличивается скорость обработки, а вместе с тем и производительность труда.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ Наука и техника в XIX–XX вв

Глава пятая Диалектический материализм

XIX век — век рождения марксизма — науки о заколах развития природы и общества, революционного коммунистического мировоззрения. Учение Маркса, объединяющее в себе диалектический и исторический материализм, политическую экономию и теорию научного коммунизма, знаменовало переход на новый, более высокий этан развития общественной мысли, превратило социализм из утопии в науку.

Ленин — величайший ученый и революционер, верный последователь Маркса и Энгельса — дал дальнейшее развитие марксизму, поднял его на новую ступень. Ленинизм — это марксизм эпохи империализма и социалистических, пролетарских революций. Имена Маркса и Ленина стали неразделимы.

Великая Октябрьская социалистическая революция, совершившаяся в 1917 г. в России под руководством партии большевиков во главе с Лениным, открыла новую страницу в истории: научный социализм стал реальным, живым делом миллионов трудящихся.

Естественные науки получили в XIX и особенно XX в. необычайно быстрое развитие. Научно-техническая революция, начало которой относится к середине XX в., явилась следствием высокого уровня развития науки и производства (наука может дать много новых идей и разработок, а производство может их реализовать; кроме того, и это очень важно, производство дает науке сложные и совершенные приборы и другие устройства, стимулирующие развитие науки) и, самое главное, еще более ускорила научно-технический прогресс. Говоря в этой книге о развитии естественных наук и техники в XIX и XX вв., мы вынуждены будем коснуться только некоторых областей, но постараемся сделать это так, чтобы в их числе оказались наиболее важные.

Домарксова философия

В этом разделе мы остановимся в основном на двух вопросах: утопическом социализме во Франции и Англии — учении об идеальном обществе, основанном на обязательном труде его членов и справедливом распределении, — и на классической немецкой философии, главным образом на философии Гегеля.

Крупнейшими утопическими социалистами Франции являлись Сен-Симон и Фурье. Следует заметить, что сами они себя социалистами пе называли; слово «социализм» в отношении общественного строя, основанного на обобществлении средств производства, впервые было введено английским социалистом-утопистом Оуэном. Французские утопические социалисты, так же как и французские материалисты XVIII в., критиковали существующий общественный строй. Но между ними была большая разница. Е то время как французские просветители, прежде всего материалисты, критиковали феодальный строй, религию, схоластику и, по существу, были идеологами революционной тогда буржуазии (правда, их требования отражали не только интересы буржуазии, по и интересы более радикально настроенных масс), утопические социалисты критиковали буржуазный строй, считали его неразумным и несправедливым, не способным создать счастливое общество. Сен-Симон и Фурье писали о необходимости установления царства разума, с приходом которого было бы достигнуто счастье для всех.

До середины XIX в. учение социалистов-утопистов было наиболее прогрессивным. Именно утопические социалисты дали до Маркса наиболее развернутую критику капиталистического строя.

Клод Анри Сен-Симон (1760–1825) родился в Париже, в аристократической семье. В возрасте 19 лет добровольно принимал участие в борьбе за независимость североамериканских колоний против Англии. Во время буржуазной революции во Франции 1789–1794 гг. Сен-Симон примкнул сначала к якобинцам, был сторонником уничтожения дворянских прав, но вскоре вовсе отошел от политической деятельности и участия в революционном движении.

Находясь в Швейцарии, написал в 1802 г. свое первое сочинение — «Письма женевского обитателя к современникам», в котором были изложены некоторые мысли об утопическом социализме. В последующие годы Сен-Симон написал ряд книг и среди них: «Записки о всеобщем тяготении» (1813), «О промышленной системе» (1822), «Новое христианство» (1825).

Можно сказать определенно, что наибольший интерес представляют социологические труды Сен-Симона. Если кратко изложить его главные идеи, то они сводятся к следующему. Сен-Симон развивал мысль о новом, как он его называл, промышленном строе, главной чертой которого является то, что все люди трудятся и каждый из них играет роль и занимает положение в обществе, соответствующие его труду. Он считал, далеко заглядывая при этом вперед, что промышленное общество должно иметь централизованное плановое управление. Что касается частной собственности на средства производства (в этом Ф. Энгельс видел незрелость и ограниченность его взглядов), то она, по мнению Сен-Симона, должна быть сохранена, а люди, имеющие наибольшую собственность, должны быть у власти, но действовать в интересах граждан. Иначе говоря, Сен-Симон отвергал политическую борьбу и революцию и рассчитывал только на содействие и участие в исполнении его мечты власть имущих и богатых людей. Свое учение он рассматривал как новое христианство.

Французский социалист-утопист Шарль Фурье (1772–1837), живший приблизительно в те же годы, что и немецкий философ Гегель, родился во французском городе Безансоне, являющемся также родиной В. Гюго и теоретика анархизма II. Прудона, в семье мелкого торговца. Фурье но получил систематического образования, почти всю жизнь был приказчиком и конторским служащим, но, будучи человеком необычайно одаренным, многого достиг самообразованием.

Фурье разделял историю общества на пять периодов: земной рай (эдемизм), дикость, патриархат, варварство и цивилизация. Он считал, что в достигнутом уже периоде — цивилизации — созданы необходимые предпосылки (достаточно высокий уровень индустрии) для достижения гармонии, означающей счастливую жизнь людей. Однако на самом деле, считал Фурье, жизнь людей не только не улучшается, но, наоборот, становится все хуже и хуже. Он писал о недопустимости разделения на бедных, живущих в нищете, и слишком богатых — паразитов, благополучие которых основано на использовании труда бедняков. Анализируя капиталистический строй, он обратил внимание на концентрацию богатства в руках немногих, следствием чего является образование монополизма, на периодически возникающие кризисы производства и на рост социальных противоречий.

Фурье считал, что причиной, мешающей исправлению всех этих недостатков и построению справедливого общества, является отсутствие закона, по которому должно жить человечество. Все, что делалось экономистами и философами до него, Фурье расценивал не более чем желание услужить непомерно богатым людям, которых существующий строй вполне устраивал. Что касается революционного переустройства общества, революционной борьбы, то Фурье этот путь отрицал.

Судя по его книгам, Фурье полагал, что именно ему удалось отыскать этот закон — закон создания счастливого общества для всех.

Фурье представлял себе это так.

Создаются трудовые ассоциации, фаланги, численностью около 1500 человек, подразделяющиеся на серии и группы. В фалангу принимаются все желающие, как владельцы средств производства, так и люди, ничем не владеющие, бедняки. Никто жестко не связан с той или другой серией и группой фаланги и может, например, но своему желанию, переходить в течение дня из одной группы в другую. Такая свобода действий, или, как говорил Фурье, свобода удовлетворения страстей, приведет к развитию соревнования за лучшее выполнение работы, создаст труду привлекательность, сделает всех людей счастливыми и обеспеченными.

Как предполагал Фурье, в таком гармоническом строе, основанном на свободном, радостном труде, управление должно вестись по фалангам, для чего в каждой из фаланг создается специальный орган — ареопаг, в обязанности которого должно входить не принуждение, не составление правил и приказов, а дача нуждающимся в этом советов, имеющих своей основой науку и опыт членов фаланги.

Маркс питал большое уважение к Фурье несмотря на то, что в вопросах учения о государстве Фурье, как и Сен-Симон, стоял па позициях идеализма. Маркс называл Фурье «патриархом социализма».

Английский социалист-утопист Роберт Оуэн (1771–1858) родился в мелкобуржуазной семье и уже в возрасте 20 лет стал управляющим прядильной фабрикой в г. Нью-Ланарке (Шотландия). Именно на этой фабрике Оуэн пытался осуществить план филантропических мероприятий. В частности, он ввел продолжительность рабочего дня в десять с половиной часов (для того времени это был относительно короткий рабочий день), создал детский сад и школу для детей рабочих. Все это, конечно, не могло повлиять на структуру общества в целом. Оуэн пытался проводить и другие филантропические мероприятия.

В возрасте около 50 лет Оуэн пришел к убеждению, что существующее капиталистическое общество нуждается в радикальной перестройке, основами которой должны быть: общность владения средствами производства, равенство прав и коллективный труд. Энгельс назвал это время поворотным пунктом в жизни Оуэна. Действительно, все последующие годы Оуэн полностью посвятил идеям утопического социализма. Он подверг резкой критике буржуазное общество; писал, что нищенская жизнь рабочих — следствие этой, как Оуэн говорил, нерациональной общественной системы, что даже введение такого замечательного новшества, созданного для того, чтобы облегчить жизнь людям, каким являются машины, при капитализме обрекает тружеников на безработицу, выглядит для них как сущее проклятие.

Основную причину всех бедствий капиталистического строя Оуэн, будучи идеалистом в отношении общественного развития, видел в недостатках просвещения. Он считал, что дети должны получать в школе не только знания, но и трудовое воспитание. Будущее рациональное, как его называл Оуэн, общество пн представлял себе как совокупность (федерацию) небольших самоуправляющихся общин, численностью не более 3 тыс. человек каждая, в которых работа распределялась бы с учетом способностей и наклонностей членов общин, собственность была общественной и, следовательно, не существовало бы ни классов, ни эксплуатации, а распределение продуктов общины происходило бы по потребности.

Но Оуэн отрицал революционный путь развития общества. По этому поводу Ленин писал: «В чем состоит фантастичность планов старых кооператоров, начиная с Роберта Оуэна? В том, что они мечтали о мирном преобразовании социализмом современного общества без учета такого основного вопроса, как вопрос о классовой борьбе, о завоевании политической власти рабочим классом, о свержении господства класса эксплуататоров. И поэтому мы правы, находя в этом «кооперативном» социализме сплошь фантастику, нечто романтическое, даже пошлое в мечтаниях о том, как простым кооперированием населения можно превратить классовых врагов в классовых сотрудников и классовую войну в классовый мир (так называемый гражданский мир)»^[234].

Оуэн пытался предпринять некоторые практические шаги: образовал в США в 1825 г. опытную колонию (общину) Новая Гармония, организовал в 1832 г. в Лондоне меновой базар, который должен был, по мысли Оуэна, исключить посредника — торговца — и таким путем сэкономить средства рабочих. Однако все это успеха не принесло.

Несмотря на все сказанное, Оуэн оказал большое влияние на развитие социалистических идей.

Русский революционер, писатель Александр Иванович Герцен (1812–1870) и революционер-демократ, ученый и писатель Николай Гаврилович Чернышевский (1828–1889), давшие глубокую критику капитализма, крепостного права и русского самодержавия, в отличие от Сен-Симона, Фурье и Оуэна признавали необходимость революционной борьбы. Герцен, будучи студентом Московского университета, возглавлял революционный кружок. За революционную деятельность он провел 6 лет в ссылке, затем примкнул к народничеству и являлся одним из его организаторов. Чернышевский — активный участник и идейный вдохновитель тайного революционного общества «Земля и воля». Два года провел заключенным Петропавловской крепости и затем свыше 20 лет был в ссылке в Сибири. Как Герцен, так и Чернышевский, будучи утопистами, полагали, что переход к социализму в России произойдет через крестьянскую общину.

Великий немецкий философ Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770–1831) родился в Штутгарте, в семье государственного чиновника. Он окончил Тюбингенский теологический институт и первое время, в течение около 8 лет, был домашним учителем в аристократических семьях Берна и Франкфурта-на-Майне. С 1801 по 1807 г. Гегель вел преподавательскую работу в Йенском университете, затем переехал в г. Бамберг, где в течение полутора лет был редактором газеты. С 1808 по 1816 г. занимал должность директора гимназии в г. Нюрнберге, а с 1816 г. и до конца жизни — профессор философии в университетах Гейдельберга и Берлина.

Гегель по своим взглядам был объективным идеалистом, крупнейшим представителем немецкой классической философии. Иначе говоря, на основной вопрос философии: «Что является первичным — материя или дух?» — Гегель отвечал: дух, именовавшийся им также «абсолютной идеей» и «божественным сознанием». Дух, по Гегелю, первичен, абсолютен и существует вечно, независимо от природы и человека, а природа (т. е. материя в различных ее проявлениях) вторична, является отражением абсолютного духа (абсолютной идеи).

Главным достижением Гегеля была разработка диалектики — науки о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления, теории и метода познания явлений действительности в их развитии и самодвижении. Создание Гегелем диалектического метода было одним из важнейших достижений домарксовой философии. Существо диалектики — теории и метода познании явлений действительности — заключается в том, что эти явления рассматриваются в присущих им развитии и самодвижении независимо от того, касается ли рассматриваемый предмет (явление) природы, общества или мышления.

Важнейшей категорией диалектики является противоречие. Газвитие потому и происходит самопроизвольно (спонтанно), что в основе его лежат противоречия, борьба этих противоречий. Маркс позднее показал, что развитие человеческого общества также происходит по законам диалектики и что главной движущей силой в классовом досоциалистическом обществе является внутреннее противоречие между производительными силами и производственными отношениями данной общественной формации, выливающееся в классовое противоречие, классовую борьбу.

Ленин писал: «У Маркса в „Капитале“ сначала анализируется самое простое, обычное, основное, самое массовидное, самое обыденное, миллиарды раз встречающееся, отношение буржуазного (товарного) общества: обмен товаров. Анализ вскрывает в этом простейшем явлении (в этой „клеточке“ буржуазного общества) все противоречия (respective зародыши всех противоречий) современного общества. Дальнейшее изложение показывает нам развитие (и рост и движение) этих противоречий и этого общества, в ∑ его отдельных частей, от его начала до его конца.

Таков же должен быть метод изложения (respective изучения) диалектики вообще (ибо диалектика буржуазного общества у Маркса есть лишь частный случай диалектики)»^[235].

Говоря об основных законах диалектики, Ленин, кроме закона единства противоречий, который он рассматривал как ядро диалектики, называл также принцип единства мира, законы перехода количественных изменений в качественные и отрицания отрицания.

Ленин писал: «Кроме того, всеобщий принцип развития надо соединить, связать, совместить с всеобщим принципом единства мира, природы, движения, материи etc.»^[236].

Далее: «Чем отличается диалектический переход от недиалектического? Скачком. Противоречивостью. Перерывом постепенности. Единством (тождеством) бытия ы небытия»^[237].

Развивая диалектику и внося этим большой вклад в науку, Гегель оставался философом-идеалистом. В изданных после его смерти лекциях по философии истории дано идеализированное изображение прусской конституционной монархии, а лекции по философии религии являются, по существу дела, апологией протестантизма.

В «Философских тетрадях» Лениным дается оценка труда Гегеля «Наука логики»: «Замечательно, что вся глава об „абсолютной идее“ почти ни словечка не говорит о боге (едва ли не один раз случайно вылезло „божеское“ „понятие“), и, кроме того, — это N В — почти не содержит специфически идеализма, а главным своим предметом имеет диалектический метод. Итог и резюме, последнее слово и суть логики Гегеля есть диалектический метод — это крайне замечательно. И еще одно: в этом самом идеалистическом произведении Гегеля… всего больше материализма. „Противоречиво“, но факт!»^[238]

Философы-марксисты, анализируя философские труды Гегеля, всегда указывают на имеющиеся в них противоречия, двойственность: прогрессивность гегелевского учения о развитии, диалектику, выдвинувшую ее создателя в плеяду крупнейших философов мира, и идеалистическую, а по существу реакционную основу его философских взглядов, приведшую Гегеля к защите самодержавного прусского государства, определившую его реакционную политическую позицию.

Ленин писал: «Я вообще стараюсь читать Гегеля материалистически: Гегель есть поставленный на голову материализм (по Энгельсу) — т. е. я выкидываю большей частью боженьку, абсолют, чистую идею etc.»^[239].

Крупный немецкий философ-материалист, непосредственный предшественник и современник Маркса и Энгельса, выдающийся представитель немецкой классической философии Людвиг Фейербах (1804–1872) родился в Баварии, в г. Ландсхуте, в семье юриста. Окончив гимназию, он поступил в Гейдельбергский университет, в котором проучился всего около года: Фейербаху не по вкусу пришлась теология, которой был насыщен университетский курс. В 1824 г. он переехал в Берлин и в течение приблизительно двух лет слушал в Берлинском университете лекции Гегеля. В эти же и последующие годы Фейербах изучал естественные науки. В 1828 г. началась педагогическая деятельность Фейербаха — чтение лекций по истории, философии и некоторым другим предметам в университете города Эрлангепа. Но педагогическая деятельность Фейербаха продолжалась всего несколько лет и затем навсегда закончилась. Дело заключалось в том, что он написал книгу «Мысли о смерти и бессмертии», которая была издана в 1830 г. без указания имени автора. Так как основные мысли этой книги никак не укладывались в религиозные догмы (например, отрицалось бессмертие человека), то книга была конфискована. Личность автора была без труда установлена, после чего Фейербаху пришлось покинуть Эрлангенский университет, а двери других университетов оказались для него закрытыми.

В 1836 г. Фейербах поселился в Тюрингии, в дер. Брукберг, в которой прожил около 25 лет.

Фейербах не принадлежал к деятельным натурам, он не участвовал в революционном движении. Только в последние годы жизни Фейербах прочитал «Капитал» Маркса и вступил в социал-демократическую партию Германии. Его стихией была научно-литературная работа, которой он отдал много времени и сил. Умер он в г. Нюрнберге, где и был похоронен.

Главное, что было сделано Фейербахом, — это восстановление материализма XVIII в. и дальнейшее его развитие, борьба против идеализма и теологии. В книгах «Сущность христианства» (1841) «Предварительные тезисы к реформе философии» (1842), «Сущность религии» и др. были приведены веские аргументы в пользу материализма, против идеализма, в частности идеализма Гегеля.

В «Философских тетрадях» Ленин приводит отрывок из произведения Фейербаха «Лекции о сущности религии»:… ««Итак, имеется вечный разрыв и противоречие между бытием и мышлением?» (Фейербах цитирует Гегеля, — В. К.). Да, лишь в голове; но в действительности это противоречие давно уже разрешено, только, правда, способом, соответствующим действительности, а не твоим школьным понятиям, а именно — разрешено посредством но менее, чем пяти чувств»^[240].

Приведя эти слова Фейербаха, Ленин там же выразил свое отношение к ним: «Прелестно сказано!».

Будучи философом-материалистом, Фейербах писал: «Действительно, отношение мышления к бытию таково: бытие — субъект, мышление — предикат. Мышление исходит из бытия, а не бытие из мышления. Бытие дано из себя и через себя, бытие дается только бытием, основа бытия в нем самом — ведь только бытие есть чувство, разум, необходимость, истина — словом, всяческое во всем. Бытие существует потому, что небытие есть небытие, иначе говоря, ничто, бессмыслица.

Сущность бытия как бытия есть сущность природы. Возникновение во времени распространяется только на виды природы, а не на ее сущность»^[241].

Развитие материализма, считал Фейербах, должно привести к антропологическому материализму^[242], тесно связанному с естественными науками. Антропологический философский принцип в корне противоречит идеализму, так как философы-идеалисты (так полагал Фейербах) всегда разделяют телесное существо человека от его духа, мышления. Но при этом он опускал социальную сторону человека и в отношении истории общества оставался идеалистом. Хотя, как уже говорилось, он слушал лекции Гегеля, но диалектика им воспринята не была. Фейербах являлся, по существу дела, материалистом-метафизиком.

Материализм Фейербаха оставил глубокий след в истории общественной мысли не только Германии, но и других стран мира. Русские ученые, писатели и общественные деятели А. И. Герцен, В. Г. Белинский, Н. А. Добролюбов, Н. Г. Чернышевский были знакомы с трудами Фейербаха. Он оказал на их взгляды значительное влияние.

Маркс и Энгельс хотя и критически относились к историческому идеализму и метафизике Фейербаха, но высоко ценили его как философа-материалиста.

Маркс, Энгельс. Марксизм

К. Маркс и Ф. Энгельс — великие ученые и революционеры, основоположники марксизма.

Карл Маркс (1818–1883) родился в Германии, г. Трире, в семье адвоката. Окончил в 1835 г. гимназию, учился в Боннском, а затем Берлинском университете, юридическое отделение которого закончил в 1841 г., написав диссертационную работу, посвященную Эпикуру.

Вся последующая жизнь Маркса была до предела заполнена революционной и созидательной научно-литературной работой, результатом которой было создание марксизма.

По окончании университета он около года редактировал демократическую «Рейнскую газету» в Кёльне. Но газета, имевшая с самого начала трудности с цензурой, вскоре была закрыта, и Маркс осенью 1843 г. переехал в Париж, чтобы принять участие в издании радикального журнала. Журнал из-за трудностей его распространения в Германии и по некоторым другим причинам прекратил свое существование после того, как вышла первая его книжка «Немецко-французский ежегодник».

В конце августа 1844 г. в жизни Маркса произошло важное событие — в Париж приехал Энгельс. Это было началом замечательной дружбы двух великих людей-единомышленников. К этому времени совсем еще молодые Маркс и Энгельс (Марксу было 26 лет, Энгельсу —28) стали высокообразованными людьми, зрелыми революционерами. Неудивительно, что в 1848 г. по поручению тайного пропагандистского общества — Союза комму листов, — членами которого они состояли, Маркс и Энгельс создали замечательное произведение — «Манифест Коммунистической партии», по поводу которого Ленин писал: «В этом произведении с гениальной ясностью и яркостью обрисовано новое миросозерцание, последовательный материализм, охватывающий и область социальной жизни, диалектика, как наиболее всестороннее и глубокое учение о развитии, теория классовой борьбы и всемирно-исторической революционной роли пролетариата, творца нового, коммунистического общества»^[243].

Жизнь Маркса была постоянно и тесно связана с революционным движением. Уже в 1845 г., до того как был написан «Манифест Коммунистической партии», Маркс за свою революционную деятельность был по настоянию прусского правительства выслан из Парижа и поселился в Брюсселе. Когда началась буржуазная революция 1848 г. во Франции, бельгийское правительство арестовало Маркса и выслало его из Бельгии. Некоторое время Маркс снова жил в Париже, затем в Кёльне, где он редактировал «Новую Рейнскую газету», а с 1849 г. и до конца своих дней — в Лондоне. Материально жизнь Маркса была тяжелой, временами он и его семья испытывали острую нужду, и, если бы не дружеская поддержка Энгельса, главный труд Маркса — «Капитал», возможно, никогда не был бы написан.

За время жизни в Лондоне Маркс принимал активное участие в организации I Интернационала, основанного в 1864 г. в Лондоне. Когда I Интернационал закончил свое существование, Маркс выдвинул в качестве основной задачи создание пролетарских партий во всех странах.

В 1867 г. вышел в свет 1-й том основного произведения Маркса — «Капитал», имеющего огромное значение для понимания развития общества, для революционного движения. Работу над 2-м и 3-м томами Маркс закончить не успел. Она была завершена Энгельсом.

Литературное наследие Маркса огромно. В него входят статьи «К критике гегелевской философии права. Введение» и «К еврейскому вопросу», опубликованные в 1844 г. в уже упоминавшемся «Немецко-французском ежегоднике», в которых он выступает как материалист и коммунист; написанный вместе с Энгельсом труд «Святое семейство» (1844), в котором дается критика мелкобуржуазной идеологии и рассматривается тактика революционного пролетариата; книга «Немецкая идеология» (1846), написанная вместе с Энгельсом ы содержащая критику идеалистической философии Гегеля, младогегельянства и непоследовательного материализма Фейербаха; труд «Нищета философии» (1847), в котором, по выражению Ленина, Маркс «решительно рассчитался» с Прудоном; труд «Классовая борьба во Франции с 1848 по 1850 г.» (1850), в котором Маркс подвел итоги революции во Франции; «Критика Готской программы» (1875), в которой Маркс рассмотрел вопрос о переходном периоде от капитализма к коммунизму и о двух фазах коммунизма.

Фридрих Энгельс (1820–1895) родился в Германии, в г. Бармене, в семье фабриканта. Ему не удалось окончить не только университет, но и гимназию — отец определил его в возрасте 17 лет на работу в качестве приказчика в г. Бремен. Но Энгельс проявлял уже в юные годы склонность к революционной деятельности. В 1840 г. он писал о прусском короле Фридрихе Вильгельме III: «Я смертельно ненавижу его; и если бы я не презирал до такой степени этого подлеца, то ненавидел бы его еще больше»^[244].

В 1841–1842 гг. Энгельс отбывал воинскую повинность в Берлине. В это время он посещал лекции в Берлинском университете, изучал Гегеля и Фейербаха, в памфлете «Шеллинг и откровение» (1842) заявил о своем атеизме, примкнул к «младогегельянцам», в 1842 г. сотрудничал в «Рейнской газете». В конце 1842 г. Энгельс, окончив военную службу, переехал из Берлина в г. Манчестер (Англия) и поступил на службу в контору бумагопрядильной фабрики, совладельцем которой был его отец. В Англии Энгельс сблизился с руководителями чартизма — первого массового английского революционного рабочего движения, участвовал в собраниях рабочих, знакомился с их жизнью. Он изучал политическую экономию, а в 1844 г. написал статью «Наброски к критике политической экономии», получившую высокую оценку Маркса. В этой статье Энгельс показал противоречивость капиталистического строя, определяемую присущей ему частной собственностью.

Как уже говорилось выше, август 1844 г. явился началом дружбы между Марксом и Энгельсом, — дружбы двух великих людей, в то время уже прочно стоявших на позиции диалектического материализма. Нет необходимости повторять то, что уже сказано о их совместной работе.

При жизни Маркса Энгельсом были написаны произведения: «Положение рабочего класса в Англии» (1845), в котором сказано о всемирно-исторической миссии пролетариата; «Крестьянская война в Германии» (1850); «Анти-Дюринг» (1878), направленное против вульгарного материалиста Дюринга, которого, по выражению Ленина, Энгельс критиковал «за непоследовательности материализма, за идеалистические причуды, оставляющие лазейку фидеизму»^[245], а также большое число статей. В 1873 г. Энгельс начал работу над своим главным философским произведением — «Диалектика природы». Хотя Энгельсу не удалось завершить этот труд, но, несмотря па это, он является глубоким диалектико-материалистическим исследованием развития естествознания.

Так же как и Маркс, Энгельс совмещал научно-литературную работу с активной революционной деятельностью. Он был великим революционером и ученым.

После смерти Маркса Энгельс, как уже говорилось, проделал огромную работу по завершению текстов 2-го и 3-го томов «Капитала». Он создал также ставшие классическими произведения — «Происхождение семьи, частной собственности и государства» (1884) и «Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии» (1886).

Ленин в своей широко известной работе «Карл Маркс» писал:

«Марксизм — система взглядов и учения Маркса. Маркс явился продолжателем и гениальным завершителем трех главных идейных течений XIX века, принадлежащих трем наиболее передовым странам человечества: классической немецкой философии, классической английской политической экономии и французского социализма в связи с французскими революционными учениями вообще»^[246].

Философские взгляды Маркса, сложившиеся в 1844–1845 гг., основывались на материализме, Маркс был материалистом. Сначала он являлся сторонником философа-материалиста Фейербаха, значение которого было в то время весьма велико, поскольку он противостоял позиции философа-идеалиста Гегеля. Но Маркс скоро убедился, что материалист Фейербах не воспринял диалектики и, более того, в области развития общества оставался на идеалистических позициях. >

Ленин писал: «Гегелевскую диалектику, как самое всестороннее, богатое содержанием и глубокое учение о развитии, Маркс и Энгельс считали величайшим приобретением классической немецкой философии. Всякую иную формулировку принципа развития, эволюции, они считали односторонней, бедной содержанием, уродующей и калечащей действительный ход развития (нередко со скачками, катастрофами, революциями) в природе и в обществе. «Мы с Марксом были едва ли не единственными людьми, поставившими себе задачу спасти» (от разгрома идеализма и гегельянства в том числе) «сознательную диалектику и перевести ее в материалистическое понимание природы»»^[247].

Таким образом, диалектический материализм есть единство диалектического метода и материалистической теории.

Огромным достижением марксизма является распространение диалектического материализма на развитие человеческого общества.

Ленин писал: «Цельную формулировку основных положений материализма, распространенного на человеческое общество и его историю, Маркс дал в предисловии к сочинению «К критике политической экономии» в следующих словах:

«В общественном производстве своей жизни люди вступают в определенные, необходимые, от их воли не зависящие, отношения — производственные отношения, которые соответствуют определенной ступени развития их материальных производительных сил.

Совокупность этих производственных отношений составляет экономическую структуру общества, реальный базис, на котором возвышается юридическая и политическая надстройка и которому соответствуют определенные формы общественного сознания. Способ производства материальной жизни обусловливает социальный, политический и духовный процессы жизни вообще. Не сознание людей определяет их бытие, а, наоборот, их общественное бытие определяет их сознание. На известной ступени своего развития материальные производительные силы общества приходят в противоречие с существующими производственными отношениями, или — что является только юридическим выражением этого — с отношениями собственности, внутри которых они до сих пор развивались. Из форм развития производительных сил эти отношения превращаются в их оковы. Тогда наступает эпоха социальной революции. С изменением экономической основы более или менее быстро происходит переворот во всей громадной надстройке. При рассмотрении таких переворотов необходимо всегда отличать материальный, с естественнонаучной точностью констатируемый переворот в экономических условиях производства от юридических, политических, религиозных, художественных или философских, короче: от идеологических форм, в которых люди сознают этот конфликт и борются с ним,

Как об отдельном человеке нельзя судить на основании того, что сам он о себе думает, точно так же нельзя судить о подобной эпохе переворота по ее сознанию. Наоборот, это сознание надо объяснить из противоречий материальной жизни, из существующего конфликта между общественными производительными силами и производственными отношениями…»»^[248].

Маркс сделал великое открытие: он нашел общественное бытие, материальную основу развития общества — производительные силы. Наука о развитии общества впервые была поставлена на действительно научную, материалистическую основу. Диалектически анализируя историю общества, Маркс пришел к выводу, что главным противоречием в его развитии является противоречие между производительными силами общества и его производственными отношениями. В антагонистическом^[249] же классовом обществе основное противоречие, противоречие между производительными силами и производственными отношениями, выливается в антагонистическое классовое противоречие, противоречие классов-антагонистов, классовую борьбу — этот вывод есть величайшая заслуга Маркса.

В «Манифесте Коммунистической партии» говорится: «История всех до сих пор существовавших обществ^[250] была историей борьбы классов.

Свободный и раб, патриций и плебей, помещик и крепостной, мастер^[251] и подмастерье, короче, угнетающий и угнетаемый находились в вечном антагонизме друг к другу, вели непрерывную, то скрытую, то явную борьбу, всегда кончавшуюся революционным переустройством всего общественного здания или общей гибелью борющихся классов»^[252].

При капиталистическом строе, являющемся, согласно марксизму, последним общественным строем с антагонистическими классами, классовая борьба приобретает особенный, присущий именно этому строю, характер. В «Манифесте Коммунистической партии» дана характеристика класса буржуазии, класса пролетариев и борьбы между ними: «Буржуазия сыграла в истории чрезвычайно революционную роль.

Буржуазия, повсюду, где она достигла господства, разрушила все феодальные, патриархальные, идиллические отношения. Безжалостно разорвала она пестрые феодальные путы, привязывавшие человека к его «естественным повелителям», и не оставила между людьми никакой другой связи, кроме голого интереса, бессердечного «чистогана». В ледяной воде эгоистического расчета потопила она священный трепет религиозного экстаза, рыцарского энтузиазма, мещанской сентиментальности. Она превратила личное достоинство человека в меновую стоимость и поставила на место бесчисленных пожалованных и благоприобретенных свобод одну бессовестную свободу торговли. Словом, эксплуатацию, прикрытую религиозными и политическими иллюзиями, она заменила эксплуатацией открытой, бесстыдной, прямой, черствой»^[253].

И далее: «Буржуазия показала, что грубое проявление силы в средние века, вызывающее, такое восхищение у реакционеров, находило себе естественное дополнение в лени и неподвижности. Она впервые показала, чего может достигнуть человеческая деятельность. Она создала чудеса искусства, но совсем иного рода, чем египетские пирамиды, римские водопроводы и готические соборы; она совершила совсем иные походы, чем переселение народов и крестовые походы.

Буржуазия не может существовать, не вызывая переворотов в орудиях производства, не революционизируя, следовательно, производственных отношений, а стало быть, и всей совокупности общественных отношений. Напротив, первым условием существования всех прежних промышленных классов было сохранение старого способа производства в неизменном виде»^[254].

Далее: «Буржуазия менее чем за сто лет своего классового Господства создала более многочисленные и более грандиозные производительные силы, чем все предшествовавшие поколения, вместе взятые»^[255].

Далее: «Современное буржуазное общество, с его буржуазными отношениями производства и обмена, буржуазными отношениями собственности, создавшее как бы но волшебству столь могущественные средства производства и обмена, походит на волшебника, который не в состоянии более справиться с подземными силами, вызванными его заклинаниями. Вот уже несколько десятилетий история промышленности и торговли представляет собой лишь историю возмущения современных производительных сил против современных производственных отношений, против тех отношений собственности, которые являются условием существования буржуазии и ее господства. Достаточно указать па торговые кризисы, которые, возвращаясь периодически, все более и более грозно ставят под вопрос существование всего буржуазного общества. Во время торговых кризисов каждый раз уничтожается значительная часть не только изготовленных продуктов, но даже созданных уже производительных сил. Во время кризисов разражается общественная эпидемия, которая всем предшествующим эпохам показалась бы нелепостью, — эпидемия перепроизводства»^[256].

В «Манифесте Коммунистической партии» сказано также: «Но буржуазия не только выковала оружие, несущее ей смерть; она породила и людей, которые направят против нее это оружие, — современных рабочих, пролетариев»^[257].

И далее: «Из всех классов,которые противостоят теперь буржуазии, только пролетариат представляет собой действительно революционный класс. Все прочие классы приходят в упадок и уничтожаются с развитием крупной промышленности, пролетариат же есть ее собственный продукт»^[258].

«Манифест Коммунистической партии» заканчивается известными словами: «Пусть господствующие классы содрогаются перед Коммунистической Революцией. Пролетариям нечего в ней терять кроме своих цепей. Приобретут же они весь мир.

ПРОЛЕТАРИИ ВСЕХ СТРАН, СОЕДИНЯЙТЕСЬ!»^[259].

Экономическое учение Маркса представляет собой, по выражению Ленина, главное содержание марксизма. Маркс предпринял огромный труд — создал главное свое произведение — «Капитал», поставив целью проведение анализа современного ему капиталистического общества, определение закона его развития.

Свой анализ Маркс начал с рассмотрения товара, так как именно производство товаров есть главная функция капиталистического общества. Маркс установил двойственный характер товара: с одной стороны, товар обладает потребительной стоимостью, т. е. может быть использован, кому-то и для чего-то нужен; с другой стороны, товар обладает меновой стоимостью (или просто стоимостью), т. е. один товар может быть обменен на другой, чаще всего с помощью денег.

Известные буржуазные экономисты А. Смит и Д. Рикардо еще до Маркса пришли к выводу, что стоимость измеряется количеством труда, израсходованного на производство данного товара. Маркс развил эти выводы, показав, что стоимость товара определяется количеством общественно необходимого труда или рабочего времени, израсходованного на всех стадиях производства товара. Другими словами, как говорил Маркс, стоимость товара — это определенное количество застывшего рабочего времени.

Огромной важности открытием было определение Марксом прибавочной стоимости. Маркс установил, что рабочий продает капиталисту не труд, а свою рабочую силу, оплата которой определяется стоимостью жизни рабочего и его семьи. Рабочий на капиталистическом предприятии производит продукцию, стоимость которой не только покрывает получаемое им жалование (стоимость своей рабочей силы), но сверх того производит дополнительный продукт — прибавочную стоимость, забираемую капиталистом.

Капитал — экономическую категорию капитализма, стоимость, приносящую прибавочную стоимость — Маркс выразил общей формулой

Д-Т-Д'

где Д — деньги, Т — товар, Д' — деньги, сумма которых, по сравнению с Д, больше на величину прибавочной стоимости.

Ленин писал: «Факт этого «роста» денег в капиталистическом обороте общеизвестен. Именно этот «рост» превращает деньги в капитал, как особое, исторически определенное, общественное отношение производства»^[260].

Единственным товаром, приносящим прибавочную стоимость, из всех, которые может закупить капиталист, является рабочая сила. Поэтому появление капитализма, возникновение капитала возможно при выполнении двух условий: во-первых, наличия рынка рабочей силы, т. е. существования рабочих, не имеющих (лишенных) своих производительных сил, рабочих-пролетариев, единственной возможностью существования для которых служит продажа своей рабочей силы, и, во-вторых, накопления в руках отдельных лиц (будущих капиталистов) достаточных денежных средств, что осуществлялось в период первоначального накопления — превращения основной массы мелких товаропроизводителей (в большинстве крестьян) в наемных рабочих путем лишения их собственных производительных сил, а попросту говоря, их обнищания. Таким образом, появление рабочих-пролетариев и накопление в руках небольшого числа лиц больших денежных средств — это две стороны одного и того же процесса.

Нельзя, конечно, согласиться с теми буржуазными экономистами, которые объявляют капиталом любое орудие труда, любое средство производства. В только что приведенной ленинской цитате капитал характеризуется «как особое, исторически определенное, общественное отношение производства». Маркс писал: «Капитал — это мертвый труд, который, как вампир, оживает лишь тогда, когда всасывает живой труд и живет тем полнее, чем больше живого труда он поглощает»^[261].

Маркс установил, что капитал состоит из двух частей: постоянный капитал, в который входят деньги, израсходованные (расходуемые) на приобретение средств производства (машин, орудий труда, сырья и т. д.) и переменный капитал, расходуемый на покупку рабочей силы. Постоянный капитал полностью (например, необходимый сырьевой материал) или частично (например, амортизация за износ машин и орудий труда) переходит в товар (готовый продукт). Маркс ввел норму прибавочной стоимости, выражающую степень эксплуатации рабочего и определяемую через отношение прибавочной стоимости к переменному капиталу, или, что одно и то же, как отношение прибавочного рабочего времени ко всему рабочему времени.

Анализируя капиталистическую экономику, Маркс, как о том уже говорилось, пришел к выводу, что рамки капиталистических производственных отношений чем дальше, тем больше становятся узкими для производительных сил, сдерживают их развитие. Убедительными примерами этого являются, в частности, периодические кризисы перепроизводства, причиной которых служит основное противоречие капитализма — общественный характер производства и частный характер присвоения, и достигающая огромных масштабов безработица, резко снижающая жизненный уровень трудящихся.

Ленин. Марксизм-ленинизм

Организатор КПСС и первого в мире Советского социалистического государства, великий вождь и учитель трудящихся всего мира Владимир Ильич Ленин (Ульянов) (1870–1924) родился в г. Симбирске (теперь Ульяновск), в семье инспектора народных училищ Симбирской губернии. Дед Ленина по линии отца был крепостным крестьянином в Нижегородской губернии, а в последний период своей жизни — портным-ремесленником в г. Астрахани. Мать Ленина, образованная женщина, занимавшаяся воспитанием детей, была дочерью врача.

Ленин с детского возраста очень много читал. В юношеские годы он был хорошо знаком с революционно-демократической литературой России (с книгами В. Г. Белинского, А. И. Герцена, Н. Г. Чернышевского, Н. А. Добролюбова, Д. И. Писарева), которая оказала на него большое воздействие. Большое влияние на молодого Ленина имел его старший брат Александр — одаренный юноша, народоволец, обладавший высокими морально-волевыми качествами. В мае 1887 г. в возрасте 21 года Александр Ульянов был казнен в Петербурге за участие в подготовке покушения на жизнь царя Александра III. Это событие произвело огромное впечатление на Ленина и укрепило его решение избрать жизненный путь революционера, борца за благо парода.

В 1887 г., окончив с золотой медалью (единственным в выпуске) Симбирскую гимназию, Ленин поступил на юридический факультет Казанского университета и сразу же включился в революционную деятельность, став активным членом нелегального Самарско-Симбирского землячества и революционного кружка. В начале декабря 1887 г. в Казанском университете состоялась сходка студентов, активным участником которой был Ленин. На сходке был выражен протест против установления в университете полицейского режима.

В декабре 1887 г. за активную революционную деятельность Ленин был арестован, исключен из университета, заключен в тюрьму, а затем выслан под негласный надзор полиции в дер. Кокушкино (теперь Ленино) Казанской губернии. Было ему тогда 17 лет. Интересный разговор произошел на пути в тюрьму между Лениным и сопровождавшим его приставом: «Ну что вы бунтуете, молодой человек, — ведь стена!» — сказал пристав. «Стена, да гнилая, ткни, и развалится!» — смело ответил Ленин^[262].

Эти события, это время были для Ленина началом профессиональной революционной деятельности, борьбы с самодержавием, за освобождение народа от гнета. Жизнь в дер. Кокушкино, продолжавшаяся около года, была для Ленина временем настойчивого самообразования. Он изучал предметы университетского курса, перечитывал любимые труды революционеров-демократов, особенно Н. Г. Чернышевского, читал художественную литературу. Возвратившись в Казань осенью 1888 г., Ленин вступил в марксистский кружок, организованный одним из первых российских марксистов-теоретиков, Н. Е. Федосеевым. В кружке изучались труды Маркса и Энгельса, обсуждались произведения Плеханова, выступавшего против народников, организовавшего в 1883 г. за границей первую русскую марксистскую организацию — группу «Освобождение труда». Ленин с увлечением изучал теорию марксизма, главный труд Маркса «Капитал». Он стал одним из первых русских марксистов, убежденным его сторонником.

В 1889 г. Ленин и вся семья Ульяновых переехали в Самару. Здесь Ленин давал частные уроки и в то же время готовился к сдаче экзаменов за университет экстерном. Необыкновенные способности и необычайное трудолюбие позволили Ленину за полтора года подготовиться к экзаменам, блестяще сдать их в 1891 г. за юридический факультет в Петербургском университете и получить диплом первой степени. После сдачи экзаменов Ленин возвратился в Самару и сразу же включился в революционную работу. Он организовал в Самаре первый марксистский кружок, написал статью «Новые хозяйственные движения в крестьянской жизни» (1893) — первую из его сохранившихся литературных работ, в которой была показана бесперспективность народничества, говорилось о развитии капитализма в России и о расслоении крестьянства на бедняков, середняков и кулаков.

В 1893 г. Ленин переехал в Петербург. Глубокое знание марксизма, умение сочетать теорию с практикой, несокрушимая преданность делу рабочего класса сразу же сделали Ленина признанным руководителем петербургских марксистов. Он вступил в марксистский кружок, установил связь с рабочими-революционерами И. В. Бабушкиным, В. А. Шелгуновым, В. А. Князевым, Н. Е. Меркуловым и их товарищами, руководил рабочими кружками. Ленин поставил вопрос о необходимости создания марксистской партии рабочего класса в России и приступил к практическим шагам по ее организации.

В 1894 г. Ленин написал выдающийся, чрезвычайно актуальный для того времени труд — «Что такое „друзья народа“ и как они воюют против социал-демократов? (Ответ на статьи «Русского богатства» против марксистов)», содержащий глубоко обоснованную критику идеологии народников. Следует отметить, что если до второй половины 80-х годов XIX в. народничество выражало интересы крестьян, выступало против самодержавия, то позднее оно все более эволюционировало в сторону умеренных либералов, а с 1893 г. народники в легально выходившем журнале «Русское богатство» начали резко выступать против марксизма, грубо искажая взгляды русских марксистов. Книга Ленина явилась полным идейным разгромом народничества.

В апреле 1895 г. Ленин выехал за границу. Главной целью поездки было установление связи с группой «Освобождения труда», которой руководил Плеханов, живший в Женеве. Во время этой поездки произошла первая встреча Ленина с Плехановым. Уже тогда между ними, несмотря на взаимное уважение, возникли серьезные разногласия: Ленин считал, что основой революции будет гегемония пролетариата и его союз с крестьянством, Плеханов же отдавал руководящую роль в буржуазно-демократической революции либеральной буржуазии, не верил в силы рабочего класса и вообще отрицал революционность крестьянства. Ленин приезжал также в Париж и встречался там с выдающимся деятелем французского рабочего движения, учеником и другом Маркса и Энгельса — Полем Лафаргом. Ленин провел также некоторое время в Берлине, где встречался с одним из руководителей германской социал-демократической партии — Вильгельмом Либкнехтом. Ленин хотел встретиться с Энгельсом, жившим тогда в Лондоне. Но Энгельс был тяжело болен, и встреча состояться не могла.

В конце 1895 г. Ленин возвратился в Россию и, не заезжая в Петербург, посетил Вильну, Москву и Орехово-Зуево. Затем он вернулся в Петербург. Уже в том же 1895 г. под его руководством на основе объединения петербургских рабочих кружков был создан Петербургский «Союз борьбы за освобождение рабочего класса» — организация, явившаяся первой ступенькой в создании российской революционной партии рабочего класса, тесно связанная с рабочим движением.

В декабре 1895 г. Ленин был арестован, отбыл более чем годичное тюремное заключение, после чего был сослан сроком на три года в с. Шушенское Минусинского округа Енисейской губернии. В мае 1898 г. в Шушенское приехала также осужденная на трехгодичную ссылку по делу «Союза борьбы за освобождение рабочего класса» Н. К. Крупская. Она прибыла именно в Шушенское как невеста Ленина, по их взаимной просьбе. Там же, в Шушенском, в июле 1898 г. Крупская стала женой Ленина.

Находясь в ссылке, так же как и до этого в тюремном заключении, Ленин работал исключительно много. Он вел обширную переписку с ссыльными социал-демократами, читал книги по философии, вел огромную творческую работу. За эти годы им было написано свыше 30 произведений, в том числе гениальный труд «Развитие капитализма в России» (1899), явившийся не только завершением идейного разгрома народничества и «легального марксизма» («легальные марксисты» пытались подменить марксизм теорией либерального реформизма буржуазного общества), но — и это самое главное — непосредственным продолжением «Капитала» Маркса. Ленин показал, что разделение мелких землевладельцев на сельскохозяйственных предпринимателей и пролетариев увеличивает собственный, внутренний рынок буржуазного государства, ускоряет процесс расслоения общества на капиталистов и рабочих. Проведя строго научный экономический и социальный анализ развития России после реформы 1861 г. (после отмены крепостного права), Ленин доказал необходимость и неизбежность руководящей роли пролетариата в революции, чем нанес удар по международному оппортунизму, ставившему под сомнение вопрос о гегемонии пролетариата.

В марте 1898 г., когда Ленин был в ссылке, в Минске нелегально состоялся I съезд РСДРП. Но этот съезд при всем его большом историческом значении не мог положить реального начала существованию марксистской социал-демократической рабочей партии: не были приняты программа и устав партии, не было руководящего центра.

После смерти Энгельса (5 авг. 1895 г.) в европейских социал-демократических партиях значительно усилилась оппортунистическая деятельность, направленная на ревизию марксизма, на попытку протащить идеи буржуазного реформизма, заменить политическую борьбу рабочих только экономической.

Огромная заслуга Ленина заключается в том, что он отстоял марксизм. Находясь в ссылке, он получил «Кредо» (символ веры) «экономистов». Ленин написал «Протест российских социал-демократов», направленный против «Кредо». Под председательством Ленина летом 1899 г. в с. Ермаковском состоялось обсуждение «Протеста» ссыльными социал-демократами, в котором приняли участие А. А. Ванеев, Г. М. Кржижановский, Н. К. Крупская, П. Н. Лепешинский, О. Б. Лепешинская и др. «Протест» был принят на этом обсуждении и имел немалое значение в борьбе с «экономизмом».

Важнейшим шагом в разъяснении позиции российских марксистов и создании революционной партии Ленин считал организацию нелегальной политической газеты и ее широкое распространение. С этой целью в 1900 г., по окончании ссылки, Ленин выехал за границу, побывав пред этим (в большинстве случаев нелегально) для установления революционных связей в Уфе, Москве, Пскове, Риге, Петербурге, Нижнем Новгороде. В этих городах он имел встречи с известными революционерами А. Д. Цюрупой, В. И. Засулич, А. М. Стопаии, И. И. Радченко и др.;ш

За границей, в период первой эмиграции, Ленину пришлось жить в разных странах и городах, но больше всего в Мюнхене и его предместье Швабинге, Лондоне, Париже, Женеве. Первый помер нелегальной революционной- газеты «Искра», непосредственным идейным руководителем и организатором которой был Ленин, вышел в свет в январе 1901 г. Эпиграфом «Искры» были взяты слова из ответа декабристов Пушкину: «Из искры возгорится пламя!». Впервые Владимир Ильич использовал псевдоним Ленин в декабре 1901 г., начав подписывать так некоторые свои статьи. В книге «Владимир Ильич Ленин. Биография» по этому поводу сказано следующее: «Нередко задают вопрос, почему он взял себе такой псевдоним? На этот вопрос близкие Владимира Ильича отвечали, что, по-видимому, он выбран случайно, но возможно, что появление псевдонима «Ленин» связано и со следующими обстоятельствами: работая в «Искре» вместе с Плехановым, у которого был псевдоним Волгин (по названию великой русской реки Волги), Владимир Ильич, отбывший сибирскую ссылку, стал подписывать свои работы псевдонимом по названию могучей сибирской реки Лены»^[263].

Газета «Искра», имевшая в среднем тираж 8 тыс. экз., имела решающее значение в деле создания российской марксистской партии. В редакцию «Искры» входили В. И. Ленин, Г. В, Плеханов, II. Б. Аксельрод, В. И. Засулич, Л. Мартов, А. И. Потресов.

В 1902 г. было издано произведение Ленина «Что делать? Наболевшие вопросы нашего движения». В этой книге Лениным был дан анализ положения в международном социал-демократическом движении. Ленин пришел к выводу, что в социал-демократии существуют две позиции, два различных направления. Одно из них твёрдо стоит на почве марксизма, другое же, «новое», а по существу, оппортунистическое под предлогом того, что «старый догматический» марксизм якобы устарел, выбрасывает из учения Маркса его революционное содержание, превращает марксизм в реформизм. Между этими двумя направлениями ведется острая идеологическая борьба. В книге дана всесторонняя критика «экономистов», являвшихся одной из разновидностей оппортунизма. Лениным были также разработаны идеологические и организационные основы марксистской партии в основном Лениным и редакцией «Искры», был открыт в июле 1903 г. в Брюсселе, а затем (ввиду преследований бельгийской полиции) продолжил работу в Лондоне.

II съезд занимает особое место в истории марксистской партии России. На съезде, руководство которым осуществляло избранное съездом бюро (председатель Плеханов, вице-председатели Ленин и Красиков), велась острая дискуссия между последовательными марксистами-искровцами во главе с Лениным и различного толка оппортунистами («экономистами», бундовцами^[264], сторонниками Мартова — так называемыми «мягкими» искровцами).

Съездом была принята предложенная Лениным Программа партии, включавшая установление диктатуры пролетариата после победы социалистической революции — вопрос, вызвавший наибольшие споры. Что касается Устава РСДРП, то дискуссия велась главным образом относительно первого параграфа: кто может быть членом партии. Ленинская формулировка включала в качестве обязательного условия участие в работе одной из партийных организаций, в то время как противостоящая ей формулировка Мартова этого условия не предусматривала. Небольшим большинством была принята формулировка Мартова.

Предложения сторонников Ленина, поддержанные Плехановым, были приняты: в редакцию центрального органа партии были избраны Ленин, Плеханов и Мартов, а в состав Центрального Комитета — Кржижановский, Ленгник и Носков. Так как в обоих случаях большинство составляли ленинцы, то их (сторонников Ленина) стали называть большевиками, а сторонников оппортунизма — меньшевиками. В постановлении ЦК КПСС «О 80-летии Второго съезда РСДРП» говорится: «80 лет назад — 30 июля 1903 года открылся Второй съезд РСДРП, на котором была создана большевистская партия. Съезд завершил процесс объединения революционных марксистских организаций России на идейных, политических и организационных принципах, разработанных Владимиром Ильичей Лениным. На историческую арену вышла партий нового типа — партия рабочего класса, партия научного коммунизма, партия социалистической революции и коммунистического созидания»^[265].

Но завершение работы II съезда отнюдь не было окончанием идейной, политической борьбы менаду большевиками и меньшевиками, собравшими под свое крыло большую часть оппортунистов. Наоборот, эта борьба обострилась. Плеханов, все более и более принимавший сторону меньшевиков, нарушив решения съезда, кооптировал в редакцию «Искры» лиц явно меньшевистского толка. Ленин был вынужден оставить редакцию «Искры», которая приняла меньшевистский, враждебный большевизму характер.

В книге «Шаг вперед, два шага назад (Кризис в нашей партии)», написанной Лениным в 1904 г., обращается внимание на то, что в партии образовалось два течения: большевистское, революционное, действительно представляющее большинство партии, и меньшевистское, оппортунистическое. Ленин показал в этой книге существо меньшевизма и высказался за разделение партии, являвшееся неизбежным ввиду коренных разногласий между большевиками и меньшевиками. Ленин сформулировал нормы партийной жизни, к которым отнес: строжайшее выполнение всеми без исключения членами партии ее Устава, соблюдение принципов демократического централизма, развертывание активности членов партии, критики и самокритики.

В конце 1904 г. по инициативе Ленина было принято решение об основании большевистской газеты «Вперед». В состав редакции газеты вошли: Ленин, Боровский, Ольминский, Луначарский. Первый номер газеты «Вперед», отпечатанный в Женеве, вышел в свет 22 декабря 1904 г. (4 января 1905 г.).

1905 год вошел в историю как год величайших революционных событий, начала первой революции в России. Ленин раскрыл существо этой революции: хотя революция' 1905–1907 гг. являлась буржуазно-демократической, но её главной движущей силой был рабочий класс.

Начало революции положил расстрел мирного шествия рабочих 9 января 1905 г. с петицией к царю. Этот варварский акт царского правительства резко накалил обстановку. Усилились стачки рабочих, бунты крестьян, вспыхнуло восстание матросов на броненосце «Князь Потемкин Таврический», произошли волнения в армии и флоте. Высшей точкой революции стало Декабрьское вооруженное восстание в Москве и других городах, возникновение Советов рабочих, солдатских и матросских депутатов, а также крестьянских комитетов.

В период первой русской революции в Лондоне в апреле 1905 г. произошло открытие III съезда РСДРП. Ленин был избран председателем съезда, руководил его работой. Съезд рассмотрел стратегию и тактику партии в буржуазно-демократической революции. Одним из наиболее важных был вопрос о вооруженном восстании. Было принято предложение Ленина считать вооруженное восстание одной из наиболее важных задач, готовить к нему партийные организации и рабочий класс. Съезд утвердил первый параграф Устава партии в ленинской редакции. Перечисленные и другие важные вопросы были решены так, как предлагал Ленин, предлагали большевики. Однако дискуссия была весьма острой. Позиция меньшевиков (в частности, Плеханова, Мартова и Мартынова) сводилась к тому, что они считали ведущей силой не рабочий класс в союзе с крестьянством, а буржуазию. Поэтому их предложения имели не революционный, а реформистский характер.

Съездом был создан Центральный Комитет во главе с Лениным и центральный орган партии — газета «Пролетарий» (взамен «Искры»), редактором которой стал Ленин.

В ноябре 1905 г., во время наивысшего подъема революции, Ленин приехал из-за границы в Петербург для непосредственного руководства революционными массами и подготовки вооруженного восстания. Летом 1906 г. по причине полицейских преследований Ленин переехал в Финляндию, а в декабре 1907 г. по решению большевистского центра эмигрировал за границу.

В это время в России начался период реакции. Как это часто бывало и раньше в мировой истории, неустойчивые группы, попутчики, уходили от революционной деятельности и даже превращались в изменников, ренегатов^[266]. Наоборот, большевики оставались твердо уверенными в конечном успехе своего дала, готовились к новым революционным боям.

В апреле — мае 1906 г. в Стокгольме проходил IV съезд РСДРП, вошедший в историю под названием объединительного. Была сделана попытка объединения большевиков и меньшевиков. Ленин поддерживал в принципе объединение, но при том обязательном условии, что оно будет проведено на идейной и организационной основе революционного марксизма. Согласия по этому вопросу достигнуто не было.

V съезд РСДРП проходил в Лондоне в апреле — мае 1907 г. Число делегатов съезда составило 336 человек; они представляли 147 тыс. членов партии. Несмотря на то что между большевиками и меньшевиками были большие разногласия, съезд принял по всем принципиальным вопросам предложения большевиков. В работе съезда принял участие А. М. Горький, приглашенный с правом совещательного голоса.

В 1908 г. Ленин, находясь в Лондоне, написал свое важнейшее философское произведение — «Материализм и эмпириокритицизм: Критические заметки об одной реакционной философии», — первое издание которого было отпечатано частным издательством «Звено» в Москве и вышло в свет в 1909 г.

В этом выдающемся произведении Ленин дал всестороннюю критику субъективно-идеалистической философии — эмпириокритицизму^[267]. В самом начале книги Ленин писал: «Не приводя цитат, которые всякий желающий наберет сотнями в названных выше книгах, я напомню те доводы, которыми побивают материализм Базаров, Богданов, Юшкевич, Валентинов, Чернов и другие махисты. Это последнее выражение, как более краткое и простое, притом получившее уже право гражданства в русской литература, я буду употреблять везде наравне с выражением: «эмпирнокритики». Что Эрнст Мах — самый популярным в настоящее время представитель эмпириокритицизма, это общепризнано в философской литературе, а отступления Богданова и Юшкевича от «чистого» махизма имеют совершенно второстепенное значение, как будет показано ниже.

Материалисты, говорят нам, признают нечто немыслимое и непознаваемое — «вещи в себе», материю «вне опыта», вне нашего познания. Они впадают в настоящий мистицизм, допуская нечто потусторонне, за пределами «опыта» и познания стоящее. Толкуя, будто материя действуя на наши органы чувств, производит ощущения, материалисты берут за основу «неизвестное», ничто, ибо-де сами же они единственным источником познания объявляют наши чувства. Материалисты впадают в «кантианство» (Плеханов — допуская существование «вещей в себе», т. е. вещей вне нашего сознания), они «удвояют» мир, проповедуют «дуализм», ибо за явлениями у них есть еще вещь в себе, за непосредственными данными чувств — нечто другое, какой-то фетиш, «идол», абсолют, источник «метафизики», двойник религии («святая материя», как говорит Базаров).

Таковы доводы махистов против материализма, повторяемые и пересказываемые на разные лады вышеназванными писателями»^[268].

Ленин с большой глубиной, ясно и кратко изложил основные позиции махистов^[269]. Он показал затем, что их взгляды совпадают в своей основе с взглядами субъективного идеалиста епископа Беркли. Ленин писал: «Пока ограничимся одним выводом: «новейшие» махисты не привели против материалистов ни одного, буквально ни единого довода, которого бы не было у епископа Беркли»^[270].

Ленин ссылается также на мнение крупного физика Больцмана: «Вот, наконец, отзыв немецкого физика Л. Больцмана. Махисты скажут, пожалуй, как сказал Фр. Адлер, что это — физик старой школы. Но речь идет теперь совсем не о теориях физики, а об основном философском вопросе. Против людей, «увлеченных новыми гносеологическими догмами», Больцман писал: «Недоверие к представлениям, которые мы можем лишь вывести из прямых чувственных восприятий, привело к крайности, прямо обратной прежней наивной вере. Говорят: нам даны только чувственные восприятия, дальше мы не вправе делать ни шагу. Но если бы эти люди были последовательны, то они должны были бы поставить дальнейший вопрос: даны ли нам наши собственные вчерашние чувственные восприятия? Непосредственно дано нам только одно чувственное восприятие или только одна мысль — именно га, которую мы мыслим в данный момент. Значит, если быть последовательным, то надо отрицать не только существование других людей, кроме моего собственного Я, но и существование всех представлений в прошлом».

Якобы «новую», «феноменологическую» точку зрения Маха и К° этот физик вполне заслуженно третирует, как старую нелепость философского субъективного идеализма»^[271].

Время, когда вышел в свет знаменитый труд Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» (1909), было временем быстрого развития физики, появления новых физических понятий. Стало очевидно, что многие экспериментально установленные физические явления не могут получить объяснения (толкования) с позиций классической ньютоновской механики, а, следовательно, классическая механика не является настолько всеобъемлющей и универсальной, чтобы к ней можно было свести все наблюдаемые процессы. Сложившееся положение часто называли кризисом современной физики.

Ленин писал: «Известный французский физик, Анри Пуанкаре, говорит в своей книге о «Ценности науки», что есть «признаки серьезного кризиса» физики, и посвящает особую главу этому кризису… Этот кризис не исчерпывается тем, что «великий революционер-радий» подрывает принцип сохранения энергии. «Опасности подвергаются и все другие принципы»… Например, принцип Лавуазье, или принцип сохранения массы, оказывается подорванным электронной теорией материи. По этой теории, атомы образуют мельчайшие частицы, заряженные положительным или отрицательным электричеством, называемые электронами и «погруженные в среду, которую мы называем эфиром»»^[272].

Некоторые физики и философы, говорил Ленин, договариваются до того, что материя якобы исчезла. Он писал: «У современных физиков можно встретить буквально такое выражение при описании новейших открытий. Например, Л. Ульвиг в своей книге «Эволюция наук» озаглавил главу о новых теориях относительно материи: «Существует ли материя?» «Атом дематериализуется, — говорит он там, — материя исчезает»»^[273].

Далее Ленин продолжает: ««Материя исчезает» — это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (непроницаемость, инерция, масса и т. п.) и которые теперь обнаруживаются как относительные, присущие только некоторым состояниям материи. Ибо единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания»^[274].

И далее: «Новая физика свихнулась в идеализм, главным образом, именно потому, что физики не знали диалектики. Они боролись с метафизическим (в энгельсовском, а не в позитивистском, т. е. юмистском, смысле этого слова) материализмом, с его односторонней «механичностью», — и при этом выплескивали из ванны вместе с водой и ребенка. Отрицая неизменность известных до тех пор элементов и свойств материи, они скатывались к отрицанию материи, то есть объективной реальности физического мира. Отрицая абсолютный характер важнейших и основных законов, они скатывались к отрицанию всякой объективной закономерности в природе, к объявлению закона природы простой условностью, «ограничением ожидания», «логической необходимостью» и т. п. Настаивая на приблизительном, относительном характере наших знаний, они скатывались к отрицанию независимого от познания объекта, приблизительно верно, относительно правильно отражаемого этим познанием. И т. д., и т. д. без конца»^[275].

Конечно, с 1909 г. по настоящее время, т. е. за три четверти века, в результате трудов гениальных ученых и с каждым годом растущей армии научных работников в науке, и особенно в физике, произошли огромные изменения, сделаны крупнейшие, иногда даже с трудом поддающиеся пониманию открытия. Заполняющий всю Вселенную эфир уступил место так называемому физическому вакууму, и дело здесь, конечно, не в перемене названия, а в совершенно иных свойствах, приписываемых этим средам. Классическая ньютоновская механика рассматривается в настоящее время лишь как частный случай релятивистской механики. Многие физические объекты наделены теперь, как это пи странно может показаться с позиций классической физики, корпускулярно-волновыми свойствами. О всех названных и многих других сторонах современной физики речь пойдет ниже.

Несмотря на все это, труд Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» остается сегодня столь же актуальным, каким он был в 1909 г. Дело заключается в том, что Ленин отстаивал диалектический материализм, а не какие-либо утверждения, взгляды, позиции собственно физики. Как и любая другая наука, физика всегда находится в стадии дальнейшего развития. Сегодня мы говорим, что многие представления физики начала XX в. являются устаревшими. Но нет никакого сомнения в том, что еще через 75 лет будут являться устаревшими многие представления современной физики. В этом, между прочим, существо диалектического материализма.

Ленин писал: «Энгельс говорит прямо, что «с каждым, составляющим эпоху, открытием даже в естественно-исторической области» (не говоря уже об истории человечества) «материализм неизбежно должен изменять свою форму» («Л. Фейербах», стр. 19 нем. изд.), Следовательно, ревизия «формы» материализма Энгельса, ревизия его натурфилософских положений не только не заключает в себе ничего «ревизионистского» в установившемся смысле слова, а, напротив, необходимо требуется марксизмом»^[276].

В годы реакции Ленин, большевики направляли свой усилия на сохранение нелегальной революционной марксистской партии в России и в то же время вели борьбу с оппортунизмом во всех его проявлениях (с ликвидаторами, представлявшими собой правое крыло меньшевизма и выступавшими против нелегальной борьбы и существования нелегальной партии; отзовистами, являвшимися как бы антиподами ликвидаторов и выступавшими против участия в работе легальных организаций; троцкизмом, который, прикрываясь лозунгом центризма, на самом деле поддерживал ликвидаторов).

Огромное значение в истории большевистской партии имеет Пражская Всероссийская конференция РСДРП, проведенная в январе 1912 г. под руководством Ленина, в период нового подъема революционного движения. Конференция как бы подвела итог длительной борьбы Ленина, большевиков за партию нового типа, вывела меньшевиков-ликвидаторов из РСДРП, определила задачи партии в связи с ростом революционного движения. С мая 1912 г. начала выходить легальная ежедневная большевистская газета «Правда».

Первая мировая империалистическая война началась, как известно, летом 1914 г. Ленин сразу же выдвинул лозунг о превращении империалистической войны в войну гражданскую, в войну трудящихся против буржуазии. Годы войны, вплоть до конца марта 1917 г., Ленин жил в Швейцарии, сначала в Берне, а затем в Цюрихе. В эти годы он много работал, написал ряд произведений, в том числе «Философские тетради» (написаны в 1914–1916 гг., опубликованы в 1929–1930 гг.) и «Империализм, как высшая стадия капитализма» (написано в 1916 г., опубликовано в 1917 г.).

Выдающийся труд Ленина, получивший название «Философские тетради», включает многочисленные выдержки из работ различных философов, замечания и заключения Ленина. Эти ленинские замечания и заключения, иногда очень краткие, но всегда касающиеся существа рассматриваемого философского направления, — ценнейший материал для всех изучающих философию.

«Материалы, составляющие главное содержание «Философских тетрадей», свидетельствуют о том, что Ленин намеревался написать специальный труд по материалистической диалектике, но это намерение ему, к сожалению, осуществить не удалось. Однако, несмотря на незавершенность, «Философские тетради» являются органическим продолжением главного философского труда Ленина «Материализм и эмпириокритицизм», представляют собой новый шаг в творческом развитии философии марксизма. В них Ленин рассмотрел широкий круг философских проблем, уделив особенное внимание вопросам марксистской диалектики»^[277].

Характеризуя взгляды различных философов (Аристотеля, Лейбница, Гегеля, Фейербаха), мы, как заметил читатель, часто обращались к ленинским «Философским тетрадям».

Классический труд Ленина «Империализм, как высшая стадия капитализма» есть результат проделанного Лениным анализа развития капитализма за 50 лет после выхода в свет «Капитала» Маркса, непосредственное продолжение последнего для нового исторического этапа.

Ленин дал следующее определение империализма: «Если бы необходимо было дать как можно более короткое определение империализма, то следовало бы сказать, что империализм есть монополистическая стадия капитализма. Такое определение включало бы самое главное, ибо, с одной стороны, финансовый капитал есть банковый капитал монополистически немногих крупнейших банков, слившийся с капиталом монополистических союзов промышленников; а с другой стороны, раздел мира есть переход от колониальной политики, беспрепятственно расширяемой на незахваченные ни одной капиталистической державой области, к колониальной политике монопольного обладания территорией земли, поделенной до конца.

Но слишком короткие определения хотя и удобны, ибо подытоживают главное, — все же недостаточны, раз из них надо особо выводить весьма существенные черты того явления, которое надо определить. Поэтому, не забывая условного и относительного значения всех определений вообще, которые никогда не могут охватить всесторонних связей явления в его полном развитии, следует дать такое определение империализма, которое бы включало следующие пять основных его признаков: 1) концентрация производства и капитала, дошедшая до такой высокой ступени развития, что она создала монополии, играющие решающую роль в хозяйственной жизни; 2) слияние банкового капитала с промышленным и создание на базе этого «финансового капитала», финансовой олигархии; 3) вывоз капитала, в отличие от вывоза товаров, приобретает особо важное значение; 4) образуются международные монополистические союзы капиталистов, делящие мир, и 5) закончен территориальный раздел земли крупнейшими капиталистическими державами»^[278].

Ленин показал, что империализм толкает человечество к новым кровопролитным войнам и экономическим катастрофам. Он пришел к выводу, что империализм есть канун социалистической революции.

В статьях «О лозунге Соединенных Штатов Европы»

(1915) и «Военная программа пролетарской революции»

(1916) Ленин изложил новый, открытый им закон неравномерного развития капитализма и сделал исключительно важный вывод о возможности победы социализма в одной стране. Формула Маркса и Энгельса о возможности победы пролетарской революции одновременно во всех странах или по крайней мере в большинстве капиталистических стран была расценена Лениным как не соответствующая новой исторической обстановке.

Известие о победе в конце февраля 1917 г. буржуазно-демократической революции в России, главной движущей силой которой были рабочие, солдаты и матросы (а кто такие солдаты и матросы, как не одетые в военную форму рабочие и крестьяне), застало Ленина в Цюрихе.

Преодолев большие трудности, Ленин 3 апреля 1917 г. прибыл в Петроград. Уже на следующий день утром он выступил с докладом в Таврическом дворце на созванном большевиками собрании; это выступление получило известность как Апрельские тезисы Ленина. Вся дальнейшая деятельность Ленина была сосредоточена на подготовке пролетарской социалистической революции. Под его руководством была развернута огромная работа среди рабочих, крестьян, солдат, матросов. Ленин лично активно участвовал в этой работе, направлял деятельность ЦК РСДРП (б) и центрального печатного органа партии газеты «Правда», выступал на I Всероссийском съезде Советов. В период двоевластия, длившийся с начала марта до 5 июля 1917 г., когда существовало буржуазное Временное правительство и наряду с ним Советы — органы революционно-демократической диктатуры пролетариата и крестьянства, Ленин выдвинул лозунг «Вся власть Советам!».

В июле 1917 г., после ликвидации двоевластия и сосредоточения власти в руках Временного правительства, Ленин вынужден был уйти в подполье. Именно в это время Ленин наряду с другими работами написал замечательный труд «Государство и революция». В предисловии к первому изданию этой книги, вышедшей в свет в 1918 г., Ленин писал: «Неслыханные ужасы и бедствия затягивающейся войны делают положение масс невыносимым, усиливают возмущение их. Явно нарастает международная пролетарская революция. Вопрос об отношении ее к государству приобретает практическое значение»^[279].

На первых страницах книги Ленин дал определение государства: «Государство есть продукт и проявление непримиримости классовых противоречий. Государство возникает там, тогда и постольку, где, когда и поскольку классовые противоречия объективно не могут быть примирены. А наоборот: существование государства доказывает, что классовые противоречия непримиримы»^[280].

Ленин дает великолепную оценку так называемому буржуазно-демократическому государству, буржуазно-демократической республике: «Всевластие «богатства» и потому вернее при демократической республике, что оно не зависит… от плохой политической оболочки капитализма. Демократическая республика есть наилучшая возможная политическая оболочка капитализма, и потому капитал, овладев (через Пальчинских, Черновых, Церетели и К°) этой наилучшей оболочкой, обосновывает свою власть настолько надежно, настолько верно, что никакая смена ни лиц, ни учреждений, ни партий в буржуазно-демократической республике не колеблет этой власти»^[281].

Какие же атрибуты необходимы прежде всего буржуазному государству? Ленин отвечает на этот вопрос кратко иисчерпывающе: «Два учреждения наиболее характерны для этой государственной машины: чиновничество и постоянная армия»^[282]. Особенно усиливается государственная машина в период империализма. Что касается буржуазного парламентаризма, то о его роли Ленин судил так: «Раз в несколько лет решать, какой член господствующего класса будет подавлять, раздавлять народ в парламенте, — вот в чем настоящая суть буржуазного парламентаризма, не только в парламентарно-конституционных монархиях, но и в самых демократических республиках»^[283].

Что же произойдет с буржуазной государственной машиной в результате победоносной социалистической революции? Маркс, Энгельс и Ленин дают на этот вопрос однозначный ответ: старая буржуазная государственная машина должна быть уничтожена. Ленин по этому поводу писал: «Об уничтожении чиновничества сразу, повсюду, до конца не может быть речи. Это — утопия. Но разбить сразу старую чиновничью машину и тотчас же начать строить новую, позволяющую постепенно сводить на нет всякое чиновничество, это не утопия, это опыт Коммуны, это прямая, очередная задача революционного пролетариата»^[284]. А также: «Переход от капитализма к коммунизму, конечно, не может не дать громадного обилия и разнообразия политических форм, но сущность будет при этом одна: диктатура пролетариата»^[285].

О пролетарском государстве, диктатура пролетариата Ленин писал: «Смена буржуазного государства пролетарским невозможна без насильственной революции. Уничтожение пролетарского государства, т. е. уничтожение всякого государства, невозможно иначе, как путем «отмирания»»^[286]. И далее: «Пролетариату необходима государственная власть, централизованная организация силы, организация насилия и для подавления сопротивления эксплуататоров и для руководства громадной массой населения, крестьянством, мелкой буржуазией, полупролетариями в деле «налаживания» социалистического хозяйства»^[287].

А также: «Ясно, что не может быть и речи об определении момента будущего «отмирания», тем более что оно представляет из себя заведомо процесс длительный»^[288].

Анализируя революционный опыт российского пролетариата, Ленин пришел к выводу, что создавшиеся в ходе борьбы Советы могут быть в дальнейшем превращены в органы государственной власти. Ленин развил марксистское учение о двух фазах коммунистического общества: социализме — первой, низшей фазе, при которой будет существовать принцип от каждого — по способностям, каждому — по труду, и коммунизме — высшей фазе коммунистического общества, когда сможет быть осуществлен принцип от каждого — по способностям, каждому — по потребностям.

Ленин не успел завершить свой выдающийся труд «Государство и революция» так, как это было им задумано. Вот что он писал в послесловии к первому изданию 30 ноября 1917 г.: «Настоящая брошюра написана в августе и сентябре 1917 года. Мною был уже составлен план следующей, седьмой, главы: «Опыт русских революций 1905 и 1917 годов». Но, кроме заглавия, я не успел написать из этой главы ни строчки: «помешал» политический кризис, канун октябрьской революции 1917 года. Такой «помехе» можно только радоваться. Но второй выпуск брошюры (посвященный «Опыту русских революций 1905 и 1917 годов»), пожалуй, придется отложить надолго; приятнее и полезнее «опыт революции» проделывать, чем о нем писать»^[289].

Будучи уверенным, что пришло время свершения победоносной социалистической революции, Ленин в начале октября 1917 г. приехал в Петроград. По докладу Ленина ЦК РСДРП (б), несмотря на возражения Каменева, Зиновьева и Троцкого, принял решение о вооруженном восстании. Для непосредственного руководства вооруженным восстанием Ленин 24 октября (6 ноября) прибыл в Смольный, ставший штабом восстания, а поело его победы — местом размещения ЦК РСДРП (б) и нового правительства — Совета Народных Комиссаров (Совнаркома).

25 октября (7 ноября) 1917 г. на II Всероссийском съезде Советов был провозглашен переход власти в центре и на местах в руки Советов. Вечером 25 октября был взят штурмом Зимний дворец — последний оплот контрреволюции. Вечером 26 октября съезд по докладам Ленина принял Декреты о мире и о земле и образовал Совнарком во главе с Лениным.

Вот как описывает известный американский журналист Джон Рид вождя Октябрьской революции В. И. Ленина, его появление на вечернем заседании II Всероссийского съезда Советов 26 октября: «Было ровно 8 часов 40 минут, когда громовая волна приветственных криков и рукоплесканий возвестила появление членов президиума и Ленина — великого Ленина — среди них. Невысокая коренастая фигура с большой лысой и выпуклой, крепко посаженной головой. Маленькие глаза, крупный нос, широкий благородный рот, массивный подбородок, бритый, но с уже проступавшей бородкой, столь известной в прошлом и будущем. Потертый костюм, несколько не по росту длинные брюки. Ничего, что напоминало бы кумира толпы, простой, любимый и уважаемый так, как, быть может, любили и уважали лишь немногих вождей в истории. Необыкновенный народный вождь, вождь исключительно благодаря своему интеллекту, чуждый какой бы то ни было рисовки, не поддающийся настроениям, твердый, непреклонный, без эффективных пристрастий, но обладающий могучим умением раскрыть сложнейшие идеи в самых простых словах и дать глубокий анализ конкретной обстановки при сочетании проницательной гибкости и дерзновенной смелости ума»^[290].

Победа Великой Октябрьской социалистической революции в России, вождем которой был Ленин, означала начало новой эры человечества, — эры перехода от капитализма к социализму.

Партия большевиков под руководством Ленина, опираясь на широкие массы трудящихся, проделала огромную работу по созданию нового государственного аппарата, конфискации помещичьих земель и передаче их крестьянам^[291], национализации банков, промышленных предприятий и транспорта, монополизации внешней торговли, уничтожению национального неравенства. Была создана Красная Армия, в феврале 1946 г. получившая название Советской Армии. Вся эта огромная, не имевшая аналогов в истории работа проводилась под руководством партии во главе с Лениным. Несмотря на сопротивление Троцкого и так называемых левых коммунистов, в марте 1918 г. был заключен мир с Германией, Австро-Венгрией, Болгарией и Турцией, вошедший в историю под названием Брестского мира (заключен в Брест-Литовске). В марте 1918 г. ЦК РСДРП(б) и Совнарком переместились из Петрограда в Москву, кабинет и квартира Ленина были размещены в Кремле.

Однако эксплуататорские классы России никак не думали складывать оружие. Наоборот, они пошли па вооруженную борьбу с Советской властью. В этой борьбе они имели союзников в лице иностранных интервентов. Враги революции прибегли к террору. 30 августа 1918 г. Ленин выступал перед рабочими московского завода, носившего раньше название завода Михельсона (теперь завод имени Владимира Ильича). После выступления, когда Ленин направлялся к автомобилю, в него сделала несколько выстрелов эсерка-террористка Каплан. Ленин был тяжело ранен. Это событие потрясло всю партию и страну. К счастью, крепкий организм Лепина превозмог ранение. 16 сентября 1918 г. врачи разрешили Ленину приступить к работе.

Наиболее тяжелые испытания пришлось перенести молодой Стране Советов в 1919 г. Армии белогвардейцев и интервентов насчитывали более миллиона человек. Но благодаря героизму Красной Армии, умению и преданности ее командиров и комиссаров, благодаря участию Ленина в разработке важнейших операций, а также ео всем том, что касалось Красной Армии, белогвардейцы и интервенты были разбиты, народ и его вооруженные силы под руководством РКП (б)^[292] во главе с Лениным отстояли свою революцию. На первое место выдвинулись вопросы восстановления и дальнейшего развития народного хозяйства страны.

Под руководством Ленина в 1920 г. был разработан Государственный план электрификации России (план ГОЭЛРО), являвшийся, по существу, планом восстановления и развития всего народного хозяйства страны на основе электрификации.

Планом ГОЭЛРО предусматривалось за 10–15 лет строительство 30 электростанций (20 ГРЭС и 10 ГЭС) общей мощностью 1,5 млн. кВт и годовой выработкой электроэнергии 8,8 млрд. кВтч. Ленин придавал огромное значение плану ГОЭЛРО, называл его второй программой партии. Этот план был выполнен в 1931 г.

Несмотря на огромные заслуги и авторитет Ленина в партии и народе, он последовательно проводил в жизнь принцип коллективной работы, был, как это хорошо известно, чрезвычайно скромен, резко отрицательно относился ко всяческим комплиментам в свой адрес. В «Биографии» Ленина написано: «Владимир Ильич решительно выступал против какого бы то ни было возвеличивания его личности, восхваления его заслуг и всегда искренне негодовал, когда сталкивался с такими явлениями. Так, в сентябре 1918 г. Ленин вызвал к себе несколько руководящих работников и сказал им примерно следующее:

— с большим неудовольствием замечаю, что мою личность начинают возвеличивать. Это досадно и вредно. Все мы знаем, что не в личности дело. Мне самому было бы неудобно воспретить такого рода явление. В этом было бы что-то смешное, претенциозное. Но вам следует исподволь наложить тормоз на всю эту историю.

Или другой факт. В 1920 году комиссия для собирания материала но истории РКП (б) и Октябрьской революции решила приступить к сбору материалов для будущего музея В. И. Ленина. Владимир Ильич категорически запретил это, сказав М. С. Ольминскому, доложившему ему о решении комиссии: «Вы не можете представить себе, до какой степени неприятно мне постоянное выдвигание моей личности»»^[293].

Партийные съезды, конференции и пленумы ЦК РКП (б) собирались регулярно, на них обсуждались наиболее важные вопросы. Под руководством Ленина работали видные деятели партии и государства: В. В. Боровский, Ф. Э. Дзержинский, М. И. Калинин, Л. Б. Красин, Г. М. Кржижановский, В. В. Куйбышев, А. В. Луначарский, Г. К. Орджоникидзе, Г. И. Петровский, Я. М. Свердлов, И. В. Сталин, М. В. Фрунзе, Г. В. Чичерин и др.

1921 год был трудным для государства. К разрухе, вызванной империалистической и гражданской войнами, добавился неурожай, постигший многие губернии. Введенная во время войны продразверстка, т. е. изъятие у крестьян по твердым ценам излишков (против установленных норм) хлеба и других сельскохозяйственных продуктов, не стимулировала развитие сельского хозяйства и вызывала недовольство крестьян. Требовалось внести изменения в хозяйственную жизнь страны.

На X съезде РКП (б), состоявшемся в 1921 г., по предложению Ленина была принята новая экономическая политика (НЭП), в соответствии с которой продразверстка была заменена продовольственным налогом, величина которого устанавливалась с учетом местных условий и зажиточности конкретного крестьянского хозяйства. Под государственным контролем были разрешены частная торговля, мелкие частные предприятия, иностранные концессии. Новая экономическая политика, содействовавшая быстрому подъему народного хозяйства, была введена как временное мероприятие и просуществовала с 1921 г. по вторую половину 30-х годов.

Огромная работа, проводимая Лениным, ранение в 1918 г. сказались на его здоровье. В 1922 г. Ленин тяжело заболел. 21 января 1924 г. величайший революционер и мыслитель, организатор Коммунистической партии Советского Союза, основатель первого в мире социалистического государства Владимир Ильич Ленин скончался.

Ленин отстоял, обогатил и развил марксизм, поднял его на новую, высшую ступень. Современный марксизм-ленинизм — это мировоззрение, в основе которого — философия диалектического материализма, наука о развитии природы, человеческого мышления и общества, революционная теория, всегда существующая в единстве с практикой.

Советский Союз — первое в мире государство, в котором воплощены на практике идеи марксизма-ленинизма. После смерти Ленина прошло немногим более 60 лет. За это короткое, если мерить масштабами человеческой истории, время в Советском Союзе построено социалистическое общество, резко возрос уровень жизни, образования и культуры народа. На долю советского народа выпали трудные испытания, самым тяжелым из которых была война против наиболее реакционной силы — немецкого фашизма, завоевавшего в то время большую часть Европы. Под руководством своей Коммунистической партии советский народ, его доблестные вооруженные силы наголову разбили фашистские полчища, спасли народы Европы, народы всего мира от фашистского порабощения.

Теперь Советский Союз не одинок. Образовалось содружество социалистических стран, единственной целью которых является счастье народов, предотвращение новой войны, сохранение и укрепление мира, построение нового общественного строя, о котором веками мечтало все прогрессивное человечество, — коммунизма.

Глава шестая Естественные науки и техника

Может ли механика объяснить все явления природы?

Со времен Галилея и Ньютона до начала XX в., т. е. около трех столетий, большинство ученых было убеждено, что все науки о природе в конце концов могут быть сведены к механике, что законы механики в конечном итоге являются всеобъемлющими, тотальными, что механика является, гак сказать, наукой наук. Такому представлению в большой мере содействовали идеи Коперника, Галилея и особенно Ньютона, чьи дарования были столь велики, а его система основ механики и теория движения небесных тел представлялись убедительными и бесспорными. В середине XIX в. знаменитый немецкий ученый Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821–1894) писал: «Следовательно, конечную задачу физической науки мы видим в том, чтобы свести физические явления к неизменным силам притяжения или отталкивания, величина которых целиком зависит от расстояния. Разрешимость этой задачи есть условие полного понимания природы»^[294].

Развитию механистического представления в науке в большой мере содействовало создание кинетической теории тепла, о существе которой будет сейчас кратко сказано. Необходимо заметить только, что кинетическая теория тепла была и остается (так же как и сама классическая механика Ньютона) одним из крупнейших достижений науки.

Начать рассказ придется издалека. Теперь хорошо известны такие понятия, как теплота и температура. Известно также, что это далеко не одно и то же. Часто для того, чтобы лучше объяснить, что представляют собой теплота и температура, их сравнивают соответственно с количеством воды и уровнем, на котором вода находится. Действительно, вода никогда сама по себе (например, без помощи насоса) не потечет от уровня более низкого к уровню более высокому, а теплота (это установлено опытом) не будет сама по себе переходить от тела менее нагретого, т. е. имеющего меньшую температуру, к телу более нагретому, имеющему большую температуру.

Приведенная аналогия оказалась настолько удачной, что, может быть, отчасти поэтому долгое время под теплотой понимали некоторую якобы существующую невесомую субстанцию — теплород, имеющую способность «перетекать» от более нагретых тел к менее нагретым. О теплороде выше уже говорилось. Существование теплорода неоднократно подвергалось сомнению. Как об этом тоже уже говорилось, одним из первых, кто высказал отрицательное мнение о существовании теплорода, был великий русский ученый Ломоносов, давший также правильное с современной точки зрения представление о существе теплоты, о чем подробнее речь будет идти немного ниже.

На первый взгляд может показаться, что опыт с образованием тепла в результате трения (например, двух кусков дерева друг о друга, как делали первобытные люди, чтобы добыть огонь) является смертным приговором теплороду. Но на самом деле это не совсем так: если бы удалось доказать, что в результате трения изменяются свойства трущихся веществ (их теплоемкость), то смертный приговор теплороду пришлось бы, но крайней мере, отсрочить. Решающим наблюдением, возвестившим об ошибочности теории теплорода, было наблюдение известного американского естествоиспытателя и политического деятеля графа Бенджамина Румфорда (1753–1814), сделанное им в 1798 г. Предоставим слово автору наблюдения — Румфорду: «Недавно, будучи обязанным наблюдать за сверлением пушки на заводах военного арсенала в Мунче, я был удивлен очень значительной степенью теплоты, которую приобретала медная пушка за короткое время сверления; еще интенсивнее (гораздо интенсивнее, чем теплота кипящей воды, как я обнаружил опытом) была теплота металлических стружек, отделенных от пушки при сверлении…

Откуда приходит теплота, фактически произведенная в вышеупомянутом механическом процессе?

Доставляется ли она металлическими стружками, которые отделяются при сверлении от твердой массы металла?

Если бы это было так, то, согласно современному учению о скрытой теплоте и о теплороде, теплоемкость их не только должна была измениться, но само изменение это должно быть достаточно велико, чтобы объяснить всю произведенную теплоту.

Но никакого такого изменения не было; я обнаружил это, взяв равные по весу количества этих стружек, а также тонких полосок той же самой металлической болванки, отделенных мелкой пилкой, и положив их при одинаковой температуре (температуре кипящей воды) в сосуды с холодной водой, взятой в одинаковых количествах (например, при температуре 59,5° по Фаренгейту^[295]); вода, в которую были положены стружки, судя по всему, но нагревалась больше или меньше, чем другая часть воды, в которую были положены полоски металла.

Обсуждая этот предмет, мы не должны забывать учета того самого замечательного обстоятельства, что источник теплоты, порожденный трением, оказался в этих экспериментах явно неисчерпаемым…

Совершенно необходимо добавить, что это нечто, которое любое изолированное тело или система тел может непрерывно поставлять без ограничения, не может быт:, материальной субстанцией; и мне кажется чрезвычайно трудным, если не совершенно невозможным, создать какую-либо точную идею о чем-то, что в состоянии возбуждаться и передаваться подобно тому, как возбуждается и передается в этих экспериментах теплота, если только не допустить, что это что-то есть движение»^[296].

Рис. 35. Схема опыта Джоуля.

1 — медный сосуд, заполненный водой; 2—мешалка с лопатками; 3 — блок; 4 — груз весом в; 5 — неподвижные лопатки.

Итак, из простых и ясных опытов Румфорда следует, что теплорода не существует, а теплота есть движение. Спустя почти 50 лет после опытов Румфорда немецкий естествоиспытатель, врач Юлиус Роберт Майер (1814–1878) сформулировал (в 1842 г.) закон эквивалентности механической работы и теплоты. Другими словами он первым сформулировал закон сохранения энергии. А в 1843–1850 гг. английский естествоиспытатель, пивовар Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) опытным путем с высокой степенью точности установил механический эквивалент тепла: 427 кгс · м/ккал. Последующие эксперименты внесли небольшую поправку к величине механического эквивалента тепла, найденного Джоулем, которая теперь принимается равной 426,935 кгс · м/ккал. На рис. 35 представлена схема опыта Джоуля. Существо опыта следующее. Груз G, падая с высоты h, производит механическую работу Gh. Вся эта работа расходуется на трение между лопастями приводимой во вращение мешалки 2 и водой, заполняющей сосуд 1. Тепло, приобретенное водой, определяется по повышению ее температуры. Очевидно, что искомое значение механического эквивалента тепла J может быть определено по уравнению

где Gh, кгс м — механическая работа, L, кгс — вес воды в сосуде 1, ккал/кгс-°С — весовая теплоемкость воды, близкая к единице; Δt, °С — повышение температуры воды.

В дальнейшем было установлено, что механическая и тепловая энергия — две формы энергии из большого числа возможных ее форм. В частности, кроме механической и тепловой энергии, существуют: химическая энергия, которой обладает, например, любое Органическое топливо, выделяющее при сжигании теплоту; ядерная (атомная) энергия — внутренняя энергия атомных ядер, освобождающаяся в виде теплоты в результате ядерных реакций; электромагнитная энергия, о которой речь будет ниже.

XVIII–XIX вв. были установлены два, как тогда полагали, независимых друг от друга закона сохранения: закон сохранения массы и закон сохранения энергии, — согласно которым масса и энергия изолированной системы неизменны. Это долгое время считавшееся незыблемым представление классической физики претерпело изменения, связанные с теорией относительности. Об этом будет сказано позднее.

Отказ от теории теплорода, естественно, включил в повестку дня вопрос о сущности теплоты. Мы уже касались этого вопроса. Согласно кинетической теории тепла, тепловая энергия есть не что иное, как сумма энергий мельчайших частиц: молекул, атомов, электронов и др. В газе, например, представляющем собой совокупность мельчайших частиц, находящихся в беспорядочном, хаотическом движении, энергия каждой из частиц определяется скоростью ее движения (ее кинетической энергией, причем принимается в расчет поступательное и вращательное движение, а также колебательное движение атомов в молекулах) и положением в отношении других частиц (ее потенциальной энергией), Тепловая энергия рассматриваемого газа в целом, согласно сказанному выше, есть сумма энергии (кинетической и потенциальной) всех единичных мельчайших частиц.

Из сказанного следует, что тепловая энергия является, по существу дела, частным, хотя и особенным случаем механической энергии. Такое понимание существа тепловой энергии укрепило представление о законах механики как об универсальных, всеобъемлющих законах, к которым могут быть сведены все явления природы.

Важное открытие, подтвердившее на основе опытных наблюдений справедливость кинетической теории, было сделано в 1827 г. английским ботаником, почетным членом Петербургской Академии наук Робертом Броуном (1773–1858). Это открытие получило широкую известность под названием броуновского движения. Броун проводил опыты с очень мелкими (порядка микрометра) частицами пыльцы растений, находящимися во взвешенном состоянии в воде. Он наблюдал за этими частицами через микроскоп и установил, что они находятся в непрерывном хаотическом движении. Опыт показал, что это движение усиливалось с ростом температуры воды и, наоборот, ослаблялось с ее понижением. Анализ наблюдений броуновского движения привел к выводу, что причиной его возникновения является непрерывная бомбардировка мелких взвешенных в воде частиц еще более малыми частицами (молекулами), составляющими воду. Эта бомбардировка, различная (и непрерывно изменяющаяся) с разных сторон, взвешенной частицы имеет, как это на первый взгляд ни удивительно, тепловую основу. Невидимые вследствие своей малости даже через лучшие микроскопы частицы воды, находящиеся в тепловом, хаотическом движении, заставляют двигаться также весьма малые, но уже видимые в микроскоп взвешенные в воде частицы.

Итак, форм энергии много, все они могут в совершенно определенных, раз установленных количествах превращаться друг в друга. Закон сохранения энергии фиксирует, что в замкнутой системе сумма всех видов энергии остается неизменной. И все-таки есть один вид энергии, который существенно отличается от всех других. Это тепловая энергия. Особенность тепловой энергий может быть сформулирована очень просто: любой вид энергии может быть легко превращен во все другие виды энергии, в том числе и в тепловую. Хорошо известный, можно сказать вездесущий, процесс трения есть не что иное, как превращение в тепловую энергию других видов энергии. Тепловая же энергия в другие виды энергии превращается с известными ограничениями и всегда не полностью.

Особенность тепловой энергии состоит в том, что она является энергией неупорядоченного, хаотического движения мельчайших частиц тела, в то время как все другие виды энергии — результат упорядоченного движения. Порядок всегда проще превратить в хаос, упорядочить же хаос гораздо труднее.

Изучением тепловых свойств веществ занимались и занимаются две различные по своим методам науки: термодинамика и статистическая физика.

Термодинамический метод изучения макроскопических свойств системы (макроскопические свойства системы можно непосредственно измерить, например давление, температуру, удельный объем, в отличие от микроскопических свойств, присущих микроэлементам системы — молекулам, атомам и др., прежде всего их координат и импульсов), строится на знании небольшого числа законов, начал, установленных опытным путем. Термодинамика конкретно строится на трех началах: первое начало — закон сохранения энергии, написанный в виде, удобном для определения механической работы, полученной из тепла, второе начало — закон, имеющий большое число различных формулировок, из которых, пожалуй, наибольшее употребление имеют две: 1) невозможен переход теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому без каких-либо других изменений в системе или окружающей среде (Р. Клаузиус) и 2) невозможно создать периодически действующую машину, не совершающую ничего иного, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара тепла (М. Планк); третье начало (теорема В. Нернста): при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю.

Достоинством и в то же время недостатком термодинамического метода является его независимость от принятого взгляда на строение вещества. С помощью термодинамического метода можно решать многие важные задачи, вовсе не касаясь вопросов строения вещества.

Приводим слова А. Эйнштейна о термодинамике: «Теория производит тем большее впечатление, чем проще ее предпосылки, чем разнообразнее предметы, которые она связывает, и чем шире область ее применения. Отсюда глубокое впечатление, которое произвела на меня классическая термодинамика. Это единственная физическая теория общего содержания, относительно которой я убежден, что в рамках применимости ее основных понятий она никогда не будет опровергнута (к особому сведению принципиальных скептиков)»^[297].

Статистическая физика, или статистическая механика, наоборот, основана на определенных представлениях о строении вещества. Другими словами, в ее задачу входит установление зависимости между микроскопическими характеристиками системы (масса, импульс, координаты составляющих систему частиц) и ее макроскопическими параметрами (давление, температура, удельный объем и др.). На первый взгляд кажется, особенно учитывая огромное, фантастически большое число микрочастиц в системе, что поставленная задача нерешима. Действительно, в одном моле вещества (напоминаем, 1 моль вещества — это количество граммов вещества, равное его молекулярному весу, например 12 г ¹²С) содержится, как известно, 6,022 · 10²³ молекул.

Тем не менее эту трудную задачу решить удалось. Статистическая физика, рассматривая вещество как совокупность огромного числа микрочастиц и используя законы теории вероятностей тем более точные, чем на большее число объектов (в данном случае молекул, атомов) они распространяются, дала возможность составить обоснованное представление о существе тепловой энергии и тепловых процессов и решить многие важные задачи.

Это было достигнуто большим числом выдающихся ученых, среди которых в первую очередь необходимо назвать: французского физика и инженера, одного из основателей термодинамики, Никола Леонара Сади Карно (1796–1832), высказавшего впервые существо второго начала-, французского физика и инженера Бенуа Поля Клапейрона (1799–1864), который, исходя из идей Карно, дал геометрическую интерпретацию термодинамических циклов, ввел уравнение, связывающее параметры идеального газа и носящее его имя; немецкого физика Рудольфа Юлиуса Эмануэля Клаузиуса (1822–1888), одного из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории теплоты, давшего одновременно с У. Томсоном первую формулировку второго начала, введшего понятие энтропии, дифференциал которой в равновесном процессе

dS = ^dQ/_T

(где dQ, ккал — подводимое тепло и Т, К — абсолютная температура), а в неравновесном процессе^[298]

dS > ^dQ/_T

английского физика президента Лондонского королевского общества (1890–1895 гг.), почетного члена Петербургской Академии наук Уильяма Томсона (1824–1907), получившего за научные заслуги титул лорда Кельвина, давшего, как уже сказано, одну из формулировок второго начала, предложившего абсолютную шкалу температур, носящую его имя (шкала Кельвина, градусы К); английского физика, создателя классической электродинамики (об этой, вероятно главной, стороне его научной деятельности речь еще будет идти ниже), одного из основателей статистической физики, Джеймса Клерка Максвелла (1831–1879), установившего статистическое распределение частиц газового континуума по энергиям (но скоростям) (рис. 36); американского физика-теоретика, одного из создателей термодинамики и статистической механики, Джозайи Уилларда Гиббса (1839–1903), разработавшего теорию термодинамических потенциалов, установившего общее условие равновесия гетерогенных систем, именуемого правилом фаз Гиббса, определившего фундаментальный закон статистической физики — каноническое распределение вероятностей различных состояний макроскопической системы; австрийского физика, одного из основателей статистической физики и физической кинетики, Людвига Больцмана (1844–1906), давшего уравнение, носящее его имя, согласно которому между энтропией S и термодинамической вероятностью W состояния вещества существует зависимость

S = k lnW

(где k — постоянная Больцмана, а термодинамическая вероятность состояния вещества W — сумма всех возможных микросостояний, реализующих данное макросостояние; значение W всегда очень велико, отнюдь не правильная дробь), указывающая на то, что природные самопроизвольные процессы направлены в сторону возрастающих термодинамических вероятностей, т. е. в сторону максимальных значений энтропии; немецкого физикохимика, одного из основоположников современной физической химии, иностранного почетного члена Академии наук СССР, Вальтера Нернста (1864–1941), сформулировавшего третье начало термодинамики, о чем говорилось выше, выполнившего ряд выдающихся работ по теории растворов, электрохимии, кинетике и катализу, отмеченных Нобелевской премией (1920 г.).

Рис. 36. График максвелловского распределения молекул газа по скоростям.

К перечисленным именам знаменитых ученых, сделавших огромный вклад в создание термодинамики и статистической физики, можно было бы добавить немало других.

Огромные успехи механики, разработка на ее основе теории тепловых явлений привели к тому, что в конце XIX в. ученые естественных наук в своем большинстве склонялись к точке зрения, что физическая картина мира в основном создана. Известный английский физик Уильям Томсон считал, что человеку известно, как устроен мир и должны уточняться лишь детали. Правда, Томсон указывал некоторые явления, которые не укладывались в тогдашнюю картину мира: постоянство скорости света, не зависящей от скорости его источника, и «ультрафиолетовая катастрофа»^[299]. Он назвал их тучками на общем светлом горизонте.

В истории науки, вероятно, не так часты случаи, когда столь квалифицированный и информированный ученый оказался бы так далек от истины в прогнозе основ развития науки. Дело в том, что первая «тучка» превратилась в теорию относительности, а вторая — в квантовую теорию. Но тогда точку зрения Томсона разделяли многие.

Но в науке не существует «вечных» теорий. Это можно прекрасно видеть на примере «универсальной» механики. Рано или поздно производится такой эксперимент, который заставляет отказаться от старой теории или изменить ее существенным образом. Таким было, например, наблюдение Румфорда за сверлением пушки для теории теплорода. За несколько десятилетий XX в. физические воззрения изменились коренным образом. Вряд ли теперь можно найти хотя бы одного физика, который думал бы, что все проблемы физики можно решить с помощью уравнений механики. Да и сама мысль о том, что создана теория на все времена, показалась бы ужасной, догматической, нереальной. Это была бы уже религия, а не наука.

Однако расскажем обо всем по порядку. Уже введение представления о двух новых электрических и двух новых магнитных жидкостях (положительных и отрицательных), о чем говорилось раньше, не внушает оптимизма.

Введение понятия жидкостей отвечает механическому подходу решать физические вопросы с помощью субстанций и действующих между ними простых сил. Но возникает сомнение (пока только сомнение): не много ли таких субстанций, сколько их потребуется еще и как велика будет специфика некоторых из них?^[300]

Но уже самой настоящей трудностью для попытки механистического объяснения всех физических явлений стал опыт Эрстеда. Напомним, что в опыте Эрстеда, описание и схема которого приведены выше, магнитная игла под действием электрического тока поворачивается в положение, перпендикулярное плоскости контура электрического тока, т. е. на магнитную иглу действует сила, перпендикулярная к линии, проходящей через иглу и контур. Как это объяснить с точки зрения механики?

Не меньшие, а может быть, и большие трудности составило объяснение распространения света. Во времена Ньютона и Гюйгенса, как уже говорилось, велась дискуссия о природе света между сторонниками корпускулярной и волновой теорий света. Каждая из этих теорий имела свои преимущества. В середине XIX в. предпочтение было отдано волновой теории, главным образом по причине того, что волновая теория давала объяснение дифракции света, т. е. отклонению световых волн при распространении света вблизи краев непрозрачных тел, сквозь узкие отверстия, щели и т. д. Раз была принята волновая теория света, то, казалось бы, должна существовать среда, субстанция, в которой распространяются световые волны. В этом случае все согласовалось бы с механическими представлениями.

Но что это за среда? Не оставалось ничего другого, как предположить существование еще одной гипотетической среды — эфира, — заполняющей всю Вселенную. Против существования эфира были выдвинуты очень серьезные возражения. Дело в том, что из небесной механики известно, что межзвездное пространство, которое должно быть заполнено эфиром, не оказывает какого-либо сопротивления движению небесных тел. Но если это так, то не может быть взаимодействия между частицами эфира и частицами твердых тел.

Однако свет, проходя, например, через воду и стекло, или, можно сказать, через эфир, в который «погружены», в котором «купаются» вода и стекло, изменяет свою скорость. Как можно объяснить этот факт, если исключить взаимодействие между частицами эфира и частицами вещества? Но мы уже должны были пойти на это, рассматривая движение небесных тел в эфире.

Какой можно сделать вывод из всего сказанного? Трудности, с которыми мы сталкиваемся, пытаясь распространить механические принципы на электрические и оптические явления, оказываются непреодолимыми. Поэтому наука должна была отказаться от признания особой, универсальной роли механики, хотя сама по себе механика занимает почетное место среди других наук.

Что касается эфира, то о нем речь пойдет ниже.

Фарадей. Максвелл Электромагнитное поле

Фарадей и Максвелл являются одними из наиболее крупных ученых XIX в. Оба они имели очень широкий круг научных интересов, были людьми разносторонними. Но, по всей вероятности, наиболее крупным их достижением, которое правильно было бы рассматривать как общее, обоим им принадлежащее, является введение понятия электромагнитного поля и разработка его теории (хотя Фарадей родился на 40 лет раньше Максвелла и вместе в буквальном смысле этого слова они никогда не работали).

Позднее в это направление большой вклад внес немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857–1894).

Вот как оценивают исследования в области электромагнитного поля А. Эйнштейн и Л. Инфельд: «Во второй половине девятнадцатого столетия в физику были введены новые революционные идеи; они открыли путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механического. Результаты работ Фарадея, Максвелла и Герца привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину действительности»^[301].

Несколько слов о Фарадее. Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества, иностранный почетный член Петербургской Академии наук Майкл Фарадей (1791–1867) родился в Лондоне, в семье кузнеца. Он учился в начальной школе, но уже в возрасте 14 лет его официальное образование закончилось — Фарадей поступил учеником в переплетную мастерскую. Интерес к науке Фарадей проявлял с раннего возраста: много читал, посещал различные публичные лекции, в частности лекции известного английского физика и химика Дэви, о котором выше уже говорилось. Лекции Дэви произвели на Фарадея большое впечатление и усилили стремление посвятить свою жизнь науке. Он обратился к Дэви с письмом, в котором просил принять его на работу в Королевский институт, где проводил свои исследования Дэви, и в 1813 г. был туда зачислен лаборантом. Сначала Фарадей сопровождал Дэви в его поездке в Европу, ознакомился с рядом лабораторий Франции и Италии, затем помогал Дэви в его исследованиях в Королевском институте, проявив при этом блестящие способности. Научная деятельность Фарадея и в дальнейшем протекала в Королевском институте; он вскоре получил возможность проводить исследования самостоятельно. В 1824 г., в возрасте 33 лет, Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества.

Первый период научной деятельности Фарадея был посвящен химии. Ему удалось получить бензол, который в дальнейшем стал широко применяться при получении многих химических веществ. Широкую известность приобрели его работы по сжижению газов.

Начиная с 1821 г. научные интересы Фарадея сосредоточились на электричестве. Он показал, что все виды электричества («электричество трения», «животное электричество», «гальваническое», «термоэлектричество», «магнитное») представляют собой проявление одной и той же сущности, качественно тождественны и отличаются только количеством и интенсивностью. Для определения «количества электричества» Фарадей много занимался исследованием электролиза — процесса разделения веществ в результате прохождения электрического тока через разделяемое вещество. С помощью электролиза можно получить, например, водород из воды, алюминий из глинозема (Al₂O₃), произвести никелирование поверхности металлических изделий, т. е. нанести тонкий слой никеля путем электролиза никелевого купороса (NiSO₄·7H₂O). Фарадей установил основные количественные законы электролиза, носящие теперь его имя. В соответствии с этими законами количество, прошедшего через электролит электричества у пропорционально массам m превращенных веществ.

Рис. 37. Электромагнитная индукция.

Фарадей был человеком не только талантливым, но также и на редкость целеустремленным. Зная об открытом в 1820 г. Эрстедом магнитном действии тока, Фарадей поставил себе целью решить обратную задачу — превратить магнетизм в электричество. Большим его успехом было открытие электромагнитной индукции. Это явление заключается в следующем. Если в магнитном поле (о сущности физического поля — главном предмете настоящего раздела — будет сказано немного ниже), движется электрический проводник или, наоборот, около проводника движется, например, постоянный магнит, в проводнике возникает электродвижущая сила, а если проводник замкнут, в цепи появляется электрический ток^[302] (рис. 37, а). На этом рисунке М — постоянный магнит, АБ — проводник, Г — гальванометр. Постоянный магнит может быть заменен первичной цепью Э, электрического тока, питание которой производится от батареи Б (рис. 37, б). В этом случае магнитное поле создается протекающим в контуре Э, электрическим током. Перемещение цепи Э₁ по отношению к цепи Э₂ (или, наоборот, перемещение цепи Э₂ по отношению к цепи Э₁) или изменение силы тока в первичном контуре Э₁ вызывает появление тока во вторичном контуре Э₂, о чем можно судить по показаниям гальванометра Г.

Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая (а не статическая) связь. Это открытие имело огромное научное и практическое значение.

Любопытное соображение высказал по этому поводу Дж. Бернал: «Открытие Фарадея имело также значительно большее практическое значение по сравнению с открытием Эрстеда потому, что оно означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также обратную возможность приведения в действие машин с помощью электрического тока. По сути дела, в этом открытии Фарадея заключалась судьба всей тяжелой электропромышленности, однако потребовалось чуть ли не 50 лет для того, чтобы оказалось возможным извлечь все вытекающие из него выгоды. Сам Фарадей был весьма мало склонен работать в направлении практического применения своего открытия. Это объяснялось отнюдь не тем, что Фарадей был человеком не от мира сего; но он по собственному опыту достаточно хорошо знал деловой мир и отношение правительства, чтобы понимать, какого огромного количества времени и каких хлопот ему будет стоить попытка продвинуть те или иные из своих идей в стадию практической эксплуатации. Он считал, что может употребить свое время с большей пользой.

Как показывают его записные книжки, он был занят широко задуманным планомраскрытия связей между всеми „силами“, какие только были известны физике его времени, — электричеством, магнетизмом, теплотой и светом, — и с помощью целой серии остроумных опытов ему фактически удалось установить каждую из этих связей и попутно напасть на много других явлений, полное объяснение которых заставило себя ожидать нашего времени»^[303].

Фарадей явился основоположником учения об электрическом и магнитном полях. Согласно концепции, составляющей основу теории электромагнитного поля в настоящее время, наэлектризованное тело создает особое состояние окружающей среды, вследствие чего действие этого наэлектризованного тела передается на другие тела. Фарадей так же, как и Максвелл, признавал существование эфира. Поэтому он представлял себе электрическое и магнитное поля как особое состояние эфира, пронизанного силовыми линиями (силовыми трубками), как это показано па рис. 38–40.

Рис. 39. Силовые линии электрического поля направлены от положительного заряда к отрицательному.

Рис. 40. Силовые линии поля простого стержневого магнита.

Таким образом, как только электрический проводник пересечет силовую линию магнитного поля, в нем тотчас же возникает электродвижущая сила, и, наоборот, движение силовых линий электрического поля порождает магнитное поле.

Представления Фарадея об электрическом и магнитном полях отвергали принцип дальнодействия Ньютона, согласно которому действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на сколь угодно большие расстояния. Фарадей твердо отстаивал представление о близкодействии, в соответствии с которым всякое взаимодействие распространяется не как мгновенное, а как постепенное, от точки к точке, хотя, может быть, с очень большой скоростью.

Хотя Фарадей был крупнейшим, общепризнанным ученым своего времени, а вклад его в науку исключительно велик, его научное мировоззрение, теоретические концепции, в сущности, отвергались его современниками.

Создание теории электромагнитного ноля принадлежит Максвеллу — также крупнейшему, общепризнанному и разностороннему ученому. Прежде чем говорить о научных исследованиях и успехах Максвелла, кратко остановимся на его биографии. Английский физик, член Лондонского королевского общества, организатор и первый директор Кавендшнской лаборатории Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) родился в г. Эдинбурге, в семье шотландского дворянина. Он учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах, причем, будучи студентом, проявил не только блестящие способности и трудолюбие, но и необычайную живость характера. Вот что говорится в книге В. Карцева «Максвелл», изданной в серии «Жизнь замечательных людей»: «Кто сказал, что вставать надо утром, а спать ночью? Это еще надо проверить!

И Джеймс с двух до половины третьего ночи носится по коридорам общежития: бег — полезная штука для тех, кто не занимается физическим трудом! Сначала он бежит верхним коридором, спускается по правой лестнице на этаж, затем нижним коридором назад, по левой лестнице вверх — и так до тех пор, пока не пройдут полчаса, и пусть обитатели иных квартир, притаившись в черноте своих дверей, мечут в него башмаками, щетками и другими небольшими и не слишком ценными предметами! Джеймс твердо знал, что в Кембридже прощается эксцентричность»[305].

По окончании Кембриджского университета Максвелл занимал должность профессора Маршал-колледжа в Абердине, после этого — в Лондонском университете, а с 1871 г. он снова в Кембридже.

Его научная деятельность очень разностороння. Выше уже сказано о выдающихся работах Максвелла в области молекулярно-кинетической теории газов. Его работы охватывают также механику, теорию упругости, оптику. Максвелл в 1895 г. доказал, что яркие, плоские, концентрические кольца планеты Сатурн являются не сплошными (твердыми или жидкими), а состоят из огромного количества разного размера твердых образований.

Но все же главным из того многого, что было сделано Максвеллом в науке, является создание электродинамики, теории электромагнитного поля. Максвелл проявил большой интерес к еще недостаточно ясным для него силовым линиям Фарадея. Не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами, Фарадей настойчиво утверждал, что принцип дальнодействия противоречит реальным физическим представлениям, одно тело не может воздействовать на другое через ничто. Как действуют друг на друга два магнита, находящиеся на некотором расстоянии? — спрашивал Фарадей. Если через ничто, то почему железные опилки, если ими покрыть слой бумаги и поднести эту бумагу к магниту, образуют особые правильные линии? Не свидетельствует ли это о том, что в пространстве (даже если это вакуум) есть нечто?

Максвелл все в большей мере принимал концепцию силовых линий Фарадея, но для общего признания этой концепции нужна была теория. В 1855 г. была опубликована в «Трудах Кембриджского философского общества» первая статья Максвелла по электричеству под названием «О фарадеевских линиях силы». Максвелл послал эту статью Фарадею и получил следующий ответ:

«Профессор М. Фарадей — профессору Д. К. Максвеллу.

Альбермарл-стрит, 25 марта 1857

Дорогой сэр, я получил Вашу статью и очень благодарен Вам за нее. Не хочу сказать, что благодарю Вас за то, что Вами сказано относительно „силовых линий“, поскольку я знаю, что Вы сделали это в интересах философской правды; но Вы должны также предполагать, что эта работа не только приятна мне, но и дает мне стимул к дальнейшим размышлениям. Я поначалу испугался, увидев, какая мощная сила математики приложена к предмету, а затем удивился тому, насколько хорошо предмет ее выдержал…

Всегда истинно Ваш М. Фарадей»^[305].

Ответ Максвелла не вызывает сомнений в его отношении к концепции Фарадея:

«Профессор Джеймс Клерк Максвелл — профессору Майклу Фарадею.

129 Юнион-стрит

Абердин, 9 ноября 1857 г.

Дорогой сэр… Этой весной Вы были настолько добры, что выслали мне копию последней статьи и спрашивали, что я о ней думаю…

Сейчас, насколько мне известно, Вы являетесь первым человеком, у которого возникла идея о том, что тела действуют друг на друга на расстоянии посредством обращения окружающей среды в состояние напряжения, идея, в которую действительно следует поверить. У нас были когда-то потоки крючочков, летающих вокруг магнитов, и даже картинки, на которых изображены окруженные ими магниты; но нет ничего более ясного, чем Ваше описание всех источников силы, поддерживающих состояние энергии во всем, что их окружает, состояние, усилением или ослаблением которого можно измерить проделанную в системе работу. Мне кажется, что Вы ясно видите, как силовые линии огибают препятствия, гонят всплески напряжения в проводниках, сворачивают вдоль определенных направлений в кристаллах и несут с собой везде все то же самое количество способности к притяжению, распределенной более разреженно или густо в зависимости от того, расширяются эти линии или сжимаются…

…Но когда мы встречаемся лицом к лицу с вопросом о гравитации: требует ли она времени? Полярна ли она чему-нибудь „за вселенной“ или чему-нибудь еще? Имеет ли она какое-нибудь отношение к электричеству? Или она покоится на самых глубинных фундаментах материи, массы или инерции? — тогда мы ощущаем необходимость экспериментов — будут ли объектами их кометы или туманности, или лабораторные образцы, или даже дерзкие вызовы по отношению к истинности общепринятых мнений.

Я только попытался сейчас показать Вам, почему я не считаю гравитацию опасным объектом в смысле применения Ваших методов. Вполне возможно и на нее пролить свет, воплощая те же идеи, которые математически вира; каются функциями Лапласа и сэра В. Р. Гамильтона в планетарной теории…

Искренне Ваш Джеймс Клерк Максвелл»^[306].

Не правда ли, уважаемые читатели, какое удивительно интересное письмо? Сколько в нем идей. Глубоко смотрел Максвелл! Уже в 1857 г. он не отождествлял материю с массой.

Может быть, это будет несколько бесцеремонпо по отношению к читателям, но мы хотим привести еще одно письмо Фарадея, являющееся ответом на приведенное письмо Максвелла:

«Профессор Фарадей — проф. Максвеллу.

Альбермарл-стрит

Лондон, 13 ноября 1857

… Ваше письмо для меня — это первый обмен мнениями о проблеме с человеком Вашего образа мышления. Оно очень полезно для меня, и я буду снова и снова перечитывать его и размышлять над ним…

Есть одна вещь, о которой я хотел бы Вас спросить. Когда математик, занятый исследованием физических действий и их результатов, приходит к своим заключениям, не могут ли они быть выражены общепонятным языком так же полно, ясно и определенно, как и посредством математических формул?

Я думаю, что это так и должно быть, потому что я всегда обнаруживал, что Вы могли донести до меня абсолютно ясную идею Ваших выводов, которые даже без понимания шагов Вашего математического процесса дают мне результаты не выше и не ниже правды, причем настолько ясные в своей основе, что я могу над ними думать и с ними работать»^[307].

Основной работой Максвелла, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, был двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 г. В нем Максвелл использовал введенное им же ранее (в 1861–1862 гг.) понятие тока смещения— величины, пропорциональной скорости изменения переменного магнитного поля в вакууме или диэлектрике. Понятие тока смещения понадобилось Максвеллу потому, что по его теории, впоследствии подтвержденной опытом, магнитное поле создается не только движением электрических зарядов (т, е. током проводимости или просто током), но и любым изменением во времени электрического поля. «Трактат об электричестве и магнетизме» представлял собой глубоко обоснованный капитальный труд, в котором, кроме самой главной его части — уравнений, отображающих законы электромагнитного ноля, были даны соответствующие методы измерения и описания измерительной аппаратуры, полный обзор существовавших к тому времени теорий электричества и магнетизма, подробные математические обоснования полученных уравнений электромагнитного поля — уравнений Максвелла, как их вскоре стали называть.

Здесь мы должны сделать маленькое замечание. Максвелл писал Фарадею, что, ему кажется, Фарадей ясно видит силовые линии. Возможно, читатель этой книги видит, какие трудности испытывает ее автор, стараясь по возможности просто объяснить сложные физические явления. Но иногда наступает предел, и тогда приходится вместо объяснения существа дела говорить о значении открытия, об оценке его крупными учеными.

Так обстоит дело с уравнениями Максвелла. Привести их здесь означало бы заняться очень сложными объяснениями, не отвечающими духу и цели этой книги. Ограничимся тем, что заметим следующее. Из первого уравнения Максвелла (а их всего четыре) следует, что электрическое поле образуется зарядами, а его силовые линии имеют начало и колец в зарядах. Второе уравнение показывает, что силовые линии магнитного поля всегда замкнуты на себя, а поле не имеет магнитных зарядов. Третье уравнение свидетельствует о том, что электрический ток и переменное электрическое поле («ток смещения») создают магнитное поле. И, наконец, четвертое уравнение представляет собой уравнение электромагнитной индукции, открытой Фарадеем; из него следует, что изменение магнитного поля приводит к возникновению электрического поля.

Из уравнений Максвелла следует, что электромагнитное возмущение в пространстве распространяется посредством электромагнитных волн, позднее (уже после смерти Максвелла) экспериментально обнаруженных Генрихом Герцем. Максвелл установил также, что распространение электромагнитной волны происходит со скоростью, равной скорости света, и что свет имеет электромагнитную природу, т. е. представляет собой электромагнитную волну определенной длины. Из теории Максвелла следовало также, что электромагнитные волны, в том числе и световые, производят давление. И этот вывод теории был подтвержден — русский физик П. Н. Лебедев открыл и измерил давление света (в 1899 г.).

По современным воззрениям, физическое поле представляет собой одно из фундаментальных понятий естествознания. Физическое поле есть не что иное, как особая форма существования материи.

Электромагнитное поле, открытие которого принадлежит М. Фарадею и Д. Максвеллу (хотя оба они предполагали существование мирового эфира), по современным взглядам, обладает, как и отдельные частицы и механические системы, энергией, количеством движения (импульсом), моментом количества движения. Поле может обмениваться с частицами и макроскопическими телами энергией, количеством движения и моментом количества движения. В этом случае законы сохранения этих величии действуют для всей замкнутой системы, состоящей из поля, частиц и макроскопических тел.

Как уже говорилось, электромагнитное поле может с конечной скоростью распространяться в пространстве. Это явление именуется электромагнитными волнами. Свет (видимый) представляет собой электромагнитные волны длиной приблизительно 0,1–1 мкм. По длине волны γ различают следующие электромагнитные волны (рис. 41):

γ-километры — 5·10^-3 см — радиоволны;

γ = 5·10^-2 — 10^-7 см — световые волны, в том числе

γ = 5·10^-2 — 8·10^-5 см — инфракрасные,

γ = 8·10^-5 — 4·10^-5 см — видимый свет,

γ = 4·10^-5 — 10^-7 см — ультрафиолетовое излучение,

γ = 2·10^-7 — 6·10^-10 см — рентгеновское излучение;

γ = 2·10^-8 — 5·10^-12 см — гамма-излучение.

В середине XX в. было открыто еще одно интересное свойство электромагнитного поля. Оказалось, что поле способно превращаться в «обычное» вещество с образованием электронных пар или с образованием протонных, мезонных и некоторых других пар. Было открыто также обратное явление — превращение вещества в поле, происходящее в результате аннигиляции (от лат. annihilatio — уничтожение, исчезновение) пары частиц (например, электрон — позитрон); аннигиляция происходит при столкновении частиц. Процесс, обратный аннигиляции, — рождение пар.

Рис. 41. Электромагнитный спектр.

В свете всего сказанного об электромагнитном поле может возникнуть вопрос: остается ли необходимость во введении понятия эфира, какие функции можно было 61.1 ему приписать? Признавая уместность этого вопроса, мы обратимся к нему немного позднее.

Мы рассказали кратко о выдающихся ученых Фарадее и Максвелле, о их великом открытии электромагнитного поля. Многие ученые считают, что введение в науку понятия электромагнитного поля и математическое определение законов поля, данное в уравнениях Максвелла, является самым крупным событием в физике со времен Ньютона. Но все-таки в характеристике Фарадея и Максвелла был бы допущен большой пробел, если бы мы не коснулись еще одной стороны дела, а именно: Фарадей и Максвелл были блестящими популяризаторами науки и очень любили этот род деятельности.

Фарадей регулярно выступал с популярными лекциями но разным вопросам естествознания в большом лекционном зале Королевского института, а нужные для демонстрации опыты готовились самым тщательным образом. Всего Фарадей прочитал девятнадцать циклов лекций, и, может быть, текст ни одной из них не дошел бы до нас (Фарадей не делал каких-либо записей), если бы не одно счастливое обстоятельство. Один из слушателей, Вильям Крукс, в то время молодой человек, а в дальнейшем известный физик и химик (до сих пор сохранилось название трубок Крукса, в которых проводится исследование электрических разрядов в газах и катодных лучей), президент Лондонского королевского общества, дословно записал по крайней мере два цикла лекций Фарадея: «О различных силах в природе» и «Химическая история свечи». Особый успех имела вторая. Она много раз издавалась на многих языках мира (обычно под названием «История свечи») и является одной из лучших научно-популярных книг. Вот что говорит Фарадей в начале лекции: «Рассмотрение физических явлений, происходящих при горении свечи, представляет собой самый широкий путь, которым можно подойти к изучению естествознания. Вот почему я надеюсь, что не разочарую вас, избрав своей темой свечу, а не что-нибудь поновее. Другая тема, возможно, была бы столь же хороша, но лучше свечи она быть не может»^[308].

Мы очень советуем тем читателям, которые еще не прочли книжку Фарадея «История свечи», обязательно это сделать. Вы получите большое удовольствие. Ни возраст, ни образование при этом значения не имеют.

Максвелл также был талантливым популяризатором науки. Он, как и Фарадей, нередко читал доклады по физике для широкой аудитории. Его научно-популярные книги, переведенные на многие языки, в том числе и на русский, пользовались широкой известностью. В их числе — «Теория теплоты», «Материя и движение», «Электричество в элементарном изложении». Максвелл написал несколько статей для «Британской энциклопедии».

Судьба эфира, к которому мы теперь возвращаемся, была окончательно решена опытом известного американского физика, почетного члена АН СССР Альберта Абрахама Майкельсона (1852–1931), показавшего независимость скорости света от движения Земли (в 1881 г.) и таким путем доказавшего постоянство скорости света во всех инерциальных системах координат.

Для того чтобы лучше разобраться в этом совсем не простом вопросе рассмотрим следующий мысленный опыт. Представим себе, что в пространстве, заполненном эфиром, выделен замкнутый объем, также заполненный эфиром. Что произойдет, когда замкнутый объем начнет двигаться? Если бы он был заполнен не эфиром, а воздухом, то все произошло бы, как в том трюме корабля, о котором говорил Галилей, — при равномерном и прямолинейном движении замкнутого объема все происходило бы так же, как будто бы замкнутый объем оставался неподвижным. Галилей объяснял это тем, что воздух и все другое, заполняющее замкнутый объем, движется (или покоится) вместе с ним.

Но в рассматриваемом нами мысленном опыте мы имеем дело не с воздухом, а с эфиром, и мы не можем заранее сказать, увлечет ли с собой начавший двигаться замкнутый объем заполняющий его эфир или же замкнутый объем не увлечет с собой заполняющий его эфир, а будет проходить через него, как решето через воду. Поэтому мы должны рассмотреть по крайней мере два предельных случая: замкнутый объем захватывает с собой эфир и, наоборот, замкнутый объем не захватывает с собой эфир, а свободно через него проходит.

Рассмотрим сначала первый случай: замкнутый объем захватывает с собой заполняющий его эфир. Тогда для наблюдателя А, находящегося в замкнутом объеме и движущегося вместе с ним, свет, возникающий от источника, также движущегося вместе с замкнутым объемом, будет казаться распространяющимся с равной скоростью во все стороны. Для наблюдателя же В, находящегося вне движущегося замкнутого объема, будет представляться, что свет имел бы большую скорость, если бы источник приближался к нему, и меньшую, если бы источник отдалялся от него. Но такой вывод противоречит опыту Майкельсона, согласно которому скорость света в вакууме (в эфире) неизменна во всех инерциальных системах отсчета.

Рассмотрим теперь второй случай: замкнутый объем не захватывает с собой заполняющий его эфир, существует «эфирное море», в которое погружено все существующее. Допустим также простоты ради, что источник света остается, как и внешний наблюдатель В, неподвижным в отношении эфирного моря. В этом случае внешнему наблюдателю В будет казаться, что свет распространяется во все стороны с равной скоростью. Наблюдателю же А, движущемуся внутри замкнутого объема и вместе с ним, будет представляться, что свет достигал бы его быстрее в случае, когда замкнутый объем движется в сторону источника, и, наоборот, медленнее, если движение замкнутого объема происходит от источника. Как видим, снова возникает противоречие с опытом Майкельсона.

Какой же из всего сказанного следует вывод? Как поступить с понятием эфира? Можно ли рассматривать свет как волны эфира?

Ответ на эти вопросы позаимствуем у Эйнштейна и Инфельда: «Так возникло одно из наиболее драматических положений в истории науки. Все предположения относительно поведения эфира ни к чему не приводили! Приговор эксперимента всегда был отрицательным. Оглядываясь на развитие физики, мы видим, что вскоре после своего рождения эфир стал «выродком» в семье физических субстанций. Во-первых, построение простой механической модели эфира оказалось невозможным и было отброшено. Этим в значительной степени был вызван крах механистической точки зрения. Во-вторых, мы должны были потерять надежду на то, что благодаря существованию эфирного моря будет выделена одна система координат, что позволило бы нам опознать не только относительное, но и абсолютное движение. Это было бы единственным, если не считать переносы волн, способом наблюдения и подтверждения существования эфира. Все наши попытки сделать эфир реальным провалились. Он не обнаружил ни своего механического строения, ни своего абсолютного движения. От всех свойств эфира не осталось ничего, кроме того свойства, из-за которого его и придумали, а именно кроме способности передавать электромагнитные волны. Все попытки открыть свойства эфира привели к трудностям и противоречиям. После стольких неудач наступает момент, когда следует совершенно забыть об эфире и постараться никогда больше не упоминать о нем. Мы будем говорить: наше пространство обладает физическим свойством передавать волны — и тем самым совсем избежим употребления слова, от которого решили отказаться»^[309].

Эйнштейн Теория относительности

Исключение понятия эфира из физики было оправданно, но отнюдь не решило возникших в науке проблем. Было установлено:

1) скорость света в пустом пространстве всегда постоянна и, как это ни странно кажется на первый взгляд, независима от движения источника света или приемника света. Это положение доказано опытом Майкельсона;

2) если две системы координат движутся друг относительно друга прямолинейно и равномерно, т. е., говоря языком классической механики, системы являются инерциальными, то все законы природы будут для них одинаковыми. Это положение следует из принципа относительности Галилея. При этом сколько бы ни было таких систем (две или гораздо большее число), отсутствует возможность определить, в которой из них скорость может рассматриваться как абсолютная;

3) в соответствии с классической механикой скорости инерциальных систем могут преобразовываться одна относительно другой, т. е., зная скорость тела (материальной точки) в одной инерциальной системе, можно определить скорость этого тела в другой инерциальной системе, причем значения скоростей данного тела в различных инерциальных системах координат получатся различными.

Очевидно, что положение третье противоречит положению первому, согласно которому, повторяем, свет имеет постоянную скорость независимо от движения источника или приемника света, т. е. независимо от того, в каких инерциальных системах координат ведется отсчет.

Это противоречие было разрешено с помощью теории относительности — физической теории, основные закономерности которой были установлены А. Эйнштейном в 1905 г. (частная, или специальная, теория относительности) и в 1916 г. (общая теория относительности).

Великий ученый-физик Альберт Эйнштейн (1879–1955) родился в Германии (г. Ульм). С 14 лет вместе с семьей жил в Швейцарии. Учился в Цюрихском полги техническом институте и, закончив его в 1900 г., преподавал в школах городов Шафхаузена и Винтертура. В 1902 г. ему удалось получить место эксперта в федеральном патентном бюро в Берне, более устраивавшее его с материальной точки зрения. Годы работы в бюро (с 1902 по 1909) были для Эйнштейна годами очень плодотворной научной деятельности. За ото время он создал специальную теорию относительности, дал математическую теорию броуновского движения, остававшегося, кстати говоря, необъясненным в течение около 80 лет, установил квантовую концепцию света, им были выполнены исследования по статистической физике и ряд других работ.

Только в 1909 г. огромные уже к тому времени научные достижения Эйнштейна стали широко известными, были оценены (далеко еще не в полной мере) и он был избран профессором Цюрихского университета, а в 1911 г, — Немецкого университета в Праге. В 1912 г. Эйнштейн был избран заведующим кафедрой цюрихского Политехнического института и возвратился в Цюрих. В 1913 г. Эйнштейна избрали членом Прусской академии наук, он переехал в Берлин, где жил до 1933 г., являясь в эти годы директором Физического института и профессором Берлинского университета. В этот период времени он создал общую теорию относительности (скорее, завершил, так как работать над ней начал в 1907 г.), развил квантовую теорию света и выполнил ряд других исследований. В 1921 г. за работы в области теоретической физики, и в частности за открытие законов фотоэффекта (явление, заключающееся в освобождении электронов твердого тела или жидкости в результате действия электромагнитного излучения), Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

Теория относительности — главное достижение Эйнштейна — получила признание далеко не сразу. Можно считать, что специальная теория относительности, основы которой, как уже сказано, были созданы Эйнштейном в 1905 г., получила всеобщее признание только в начале 20-х годов. Но и после этого было немало людей, в том числе и физиков, являвшихся ее активными противниками. Более того, даже в настоящее время совсем не редкость услышать против нее возражения. Правда, теперь в большинстве случаев это относится к людям, недостаточно знакомым с физикой. Вероятно, это объясняется тем, что основные положения теории относительности, как это будет видно из дальнейшего, очень необычны и не так уж легки для восприятия.

В 1933 г. по причине нападок на него со стороны идеологов немецкого фашизма как на общественного деятеля — борца против войны и еврея Эйнштейн покинул Германию, а в дальнейшем, в знак протеста против фашизма, отказался от членства в академии наук Германия. Всю заключительную часть своей жизни Эйнштейн провел в г. Принстоне (США), работая в Принстонском институте фундаментальных исследований.

Эйнштейн, приступая к разработке теории относительности, принял два из трех положений, сформулированных в начале этого раздела, а именно: 1) скорость света в вакууме неизменна и одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, и 2) для всех инерциальных систем все законы природы одинаковы, а понятие абсолютной скорости теряет значение, так как нет возможности ее обнаружить. Третье, противоречащее первому положение (о различных значениях преобразованных скоростей в различных инерциальных системах) было Эйнштейном отброшено, хотя это и представляется сначала странным. Уже из такого подхода можно предугадать, к каким заключениям должен был прийти Эйнштейн, но не будем торопиться.

Из сказанного ранее читателю известно, что существует частная (или специальная) теория относительности и общая теория относительности. Частная теория относительности рассматривает и формулирует физические законы применительно только к инерциальным системам, т. е. к таким системам, в которых справедлив закон инерции в том виде, как он был установлен Галилеем, в то время как общая теория относительности применима к любым системам координат, в ней формулируются законы для поля тяготения.

Таким образом, как это и следует из названий, специальная теория относительности является частным случаем более всеобъемлющей, общей теории относительности. Тем не менее в действительности сначала была разработана частная (специальная) теория относительности и уже после этого — общая теория относительности. Мы будем вести рассказ этим же путем.

В механике Ньютона существует абсолютное пространство и абсолютное время. Пространство вмещает в себя материю, неизменно и никак не связано с материей. Время абсолютно, и его течение никак не связано ни с пространством, ни с материей. Такое представление интуитивно и, по данным классической механики, нам кажется естественным, правильным. Но правильно ли оно в действительности? Не подводит ли нас еще раз интуиция (как это было в случае определения зависимости между прилагаемой силой и скоростью движения)? И как, наконец, увязать механику Ньютона с опытом Майкельсона о неизменности скорости света в вакууме?

Теория относительности покоится на том, что понятия пространства и времени в противоположность механике Ньютона не абсолютны. Пространство и время, по Эйнштейну, органически связаны с материей и между собой. Можно сказать, что задача теории относительности сводится к определению законов четырехмерного пространства, три координаты которого являются координатами трехмерного объема (x, y, z), а четвертая координата — время (t).

Что получаем, отбирая у понятий пространства и времени абсолютные значения и вводя (что в принципе одно и то же) четырехмерное пространство вместо трехмерного? Дело в том, что доказанное опытом постоянство скорости света заставляет отказаться от понятия абсолютного времени. Это не сразу очевидное утверждение может быть доказано простым мысленным опытом.

Допустим, что мы снова имеем двух наблюдателей: внутреннего, помещающегося внутри движущегося замкнутого объема, и внешнего, находящегося вне этого объема. Пусть источник света, как и раньше, помещается внутри движущегося замкнутого объема и перемещается вместе с ним. Только теперь в отличие от ранее рассмотренного аналогичного опыта ни о каком эфире речь не идет, поскольку вопрос о его существовании решен отрицательно.

Что же обнаружат внутренний и внешний наблюдатели? Внутренний наблюдатель, движущийся вместе с замкнутым объемом, обнаружит, что свет одновременно достигнет всех стенок объема, если, они, конечно, находятся на одинаковом расстоянии от источника света. Внешний наблюдатель, для которого, согласно опыту Майкельсона, движение источника света несущественно, также увидит световой сигнал, идущий во все стороны с равной скоростью. Но так как одна из стенок замкнутого объема будет, как ему покажется (в его системе координат), приближаться к источнику света, а другая отдаляться от него, то свет достигнет этих двух стенок неодновременно.

Следовательно, получается, что два события, одновременные в одной системе координат, могут быть неодновременными в другой системе координат.

Объяснение этого положения оказалось возможным только путем изменения основных понятий — пространства и времени, что и было сделано, как уже сказано, Эйнштейном. Как следует из созданной им на этой основе частной теории относительности, может быть получена единственно возможная однозначная зависимость между временем и длиной для инерциальных систем координат. Если обозначить для двух систем инерциальных координат (относительно покоящейся и относительно движущейся) соответственно длины в направлений относительной скорости v через х и х', время через t и tʼ, скорость света с, то получаются формулы, именуемые иногда математической основой частной теории относительности:

Из этих формул следует, что, чем больше v, чем ближе v к с, тем больше различие между х и х' и между t и tʼ. Поэтому при относительно малых значениях v, когда v/с близко к 0 (а так почти всегда и бывает в макроскопических, «земных» условиях), х' близко к х — v/t, t' близко к t, а уравнения теории относительности могут быть заменены уравнениями классической механики. Наоборот, при больших значениях и, близких к скорости света с, когда отношением v/с пренебречь по малости нельзя, т. е. когда приходится иметь дело с релятивистскими^[310] эффектами (например, при расчете ускорителей элементарных частиц или ядерных реакций), формулы классической механики использоваться по попятным причинам нс могут. Из этих же формул видно также, что скорость света с, равная, как известно, огромной величине — 300 тыс. км/с является предельной. Выше скорость любого объекта быть не может. Действительно, если бы V была больше с, то под знаком корня оказалось бы отрицательное число и, следовательно, х' и tʼ были бы мнимыми числами, чего быть не может.

Следует назвать работы Лоренца и Пуанкаре в связи с созданием частной теории относительности.

Нидерландский физик Хендрик Антон Лоренц (1853–1928) был одним из крупнейших ученых своего времени. Он создал классическую электронную теорию, которая нашла свое завершение в монографии Лоренца «Теория электронов» (1909) и позволила объяснить многие электрические и оптические явления. Лоренц занимался вопросами диэлектрической и магнитной проницаемости, электропроводности и теплопроводности, некоторыми оптическими явлениями. Когда нидерландский физик Питер Зееман (1865–1943) открыл новый эффект (в 1896 г.), носящий теперь его имя, Лоренц дал теорию этого эффекта и предсказал поляризацию компонент зеемаповского расщепления (существо дела состоит в том, что атомная система, имеющая магнитный момент и попадающая во внешнее магнитное ноле, приобретает дополнительную энергию и ее спектральные линии расщепляются).

Особое место занимают работы Лоренца, выполненные в конце XIX в., в которых он близко подошел к созданию частной теории относительности. Когда в 1881 г. Майкельсон опытным путем установил постоянство скорости света в вакууме и независимость ее от движения источника и приемника света, возникла, как уже говорилось, проблема согласования этого опыта с электродинамикой и оптикой, представления о которых были построены на существовании эфира.

В 1892 г. Лоренц (а до него в 1889 г., английский физик Дж. Фицджеральд) получил уравнения, названные его именем (преобразования Лоренца), которые дают возможность установить, что при переходе от одной инерциальной системы к другой могут изменяться значения времени и размера, движущегося объекта в направлении скорости движения. Если тело движется со скоростью V относительно некоторой инерциальной системы координат, то физические процессы, согласно преобразованиям Лоренца, будут протекать медленнее, чем в данной системе, в

где с — скорость света.

Во столько же раз в новой инерциальной системе координат сократятся продольные (в отношении скорости V) размеры движущегося тела. Очевидно, что уравнения, именуемые математической основой частной теории относительности, не отличаются от преобразований Лоренца и могут быть приведены к единому виду. Из преобразований Лоренца также видно, что скорость света является максимально возможной скоростью.

Лоренц признавал существование эфира и считал в отличие от Эйнштейна, что более медленное течение времени и сокращение размеров, о которых речь шла выше, есть результат изменения действующих в телах электромагнитных сил при движении тела через эфир.

Один из крупнейших математиков и физиков, французский ученый Анри Пуанкаре (1854–1912), широко известен своими трудами в области дифференциальных уравнений, новых классов трансцендентных^[311] — так называемых автоморфных — функций, в ряде вопросов математической физики. Коллектив французских математиков в «Очерках по истории математики» пишет: «Нет такого математика, даже среди обладающих самой обширной эрудицией, который бы не чувствовал себя чужеземцем в некоторых областях огромного математического мира, что же касается тех, кто, подобно Пуанкаре или Гильберту, оставляет печать своего гения почти во всех областях, то они составляют даже среди наиболее великих редчайшее исключение»^[312].

Несомненно, Пуанкаре оставил «печать своего гения» па создании частной теории относительности. В ряде своих трудов он неоднократно касался различных аспектов теории относительности. Далеко не безразлично, что именно Пуанкаре ввел название «преобразования Лоренца» и в начале 1900-х годов начал пользоваться термином «принцип относительности». Пуанкаре независимо от Эйнштейна развил математическую сторону принципа относительности, дал глубокий анализ понятия одновременности событий и размеров движущегося тела в различных инерциальных системах координат. В целом Пуанкаре почти одновременно с Эйнштейном очень близко подошел к частной теории относительности. Эйнштейн опубликовал статью, в которой показал неразрывную связь между массой и энергией, представляемую формулой, полученной на основе уравнений, выражающих математическую основу частной теории относительности (приведенных выше), и использования законов сохранения энергии и количества движения:

Е = mc²,

где Е — энергия, m — масса, с — скорость света.

Из этой формулы следует, что одному грамму массы соответствует огромная энергия, равная 9·10²⁰ эрг. Можно, конечно, на основании тех же исходных данных написать уравнение (что и было сделано Эйнштейном), выражающее зависимость массы от скорости движения тела:

в котором m₀ — масса покоя (когда v = 0) и и — скорость движения тела.

Из последнего уравнения видно, что макроскопическому телу (например, килограммовой гире) практически невозможно придать скорость, близкую к скорости света, так как при этом масса гири, увеличиваясь с ростом ее скорости, стремилась бы к бесконечности. Естественно, возникает вопрос: существуют ли вообще такие частицы, скорости которых равны скорости света? Забегая немного вперед, скажем: да, существуют. Такой частицей является квант электромагнитного поля, нейтральная (не имеющая электрического заряда) элементарная частица переносчик электромагнитного взаимодействия (а значит, и света) фотон, масса покоя которого равна нулю (m₀ = 0). Ну конечно, скажем мы, уж если бы переносчик света не имел скорости света, дело было бы совсем плохо. По-видимому, нулевой массой покоя обладает также нейтрино. Электрон, например, имеющий очень маленькую массу (около 9·10^-28 г), может двигаться со скоростью, весьма близкой к скорости света.

Ну, а можно ли последнее уравнение, представляющее собой зависимость массы тела от скорости его движения, получить на основе преобразований Лоренца? Да, конечно можно. Так, может быть, мы тогда напрасно считаем, что именно Эйнштейн открыл частную теорию относительности? Вот с этим никак нельзя согласиться. Мы только отдаем Эйнштейну должное. Эйнштейн изложил совершенно новую точку зрения, создав принципы частной теории относительности. Он сделал революционный шаг в физике, отказавшись от абсолютности времени, что привело к пересмотру понятия одновременности и рамок применимости основных физических законов. Объяснение сложившихся после опыта Майкельсона в физике противоречий Эйнштейн искал не в конкретных свойствах электромагнитного ноля, как это делали другие физики, а в общих свойствах пространства и времени. Эйнштейн показал, что именно этим объясняется изменение протяженности тел и промежутков времени при переходе от одной инерциальной системы координат к другой.

Изменения, внесенные Эйнштейном в физику, особенно создание частной и общей теории относительности, часто сравнивают по масштабу и значимости с изменениями, внесенными в физику Ньютоном.

Одним из «великих преобразователей естествознания» назвал Эйнштейна В. И. Ленин.

Следует отметить работы в области частной теории относительности, проделанные известным немецким математиком и физиком Германом Минковским (1864–1909), родившимся в России, в местечке Алексоты Минской губернии. В 1909 г. вышла его работа «Пространство и время» — о четырехмерном пространстве-времени. Впервые четырехмерная концепция была развита Минковским в докладе «Принцип относительности», представленном им в 1907 г. Геттингенскому математическому обществу.

Здесь уместно сказать несколько слов о великом русском математике Николае Ивановиче Лобачевском [(1792–1856), создателе неевклидовой геометрии (геометрии Лобачевского). Геометрия Лобачевского, совершившая переворот в представлении о природе пространства, построена на тех же постулатах, что и евклидова геометрия, за исключением постулата (аксиомы) о параллельных. В отличие от евклидовой геометрии, согласно которой «в плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести одну и только одну прямую, параллельную данной, т. е. ее не пересекающую», в неевклидовой геометрии утверждается: «в плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести более одной прямой, не пересекающей данной». В геометрии Лобачевского имеются и другие внешне парадоксальные положения (теоремы), например «сумма углов треугольника менее двух прямых углов {меньше я)». Геометрия Лобачевского, не получившая признания его современников, оказалась крупным открытием. Общая теория относительности, о чем будет сказано ниже, приводит к неевклидовой геометрии.

Лобачевский был профессором, деканом физико-математического факультета и ректором Казанского университета. Какое необыкновенное совпадение: студентами Казанского университета были в разное время В. И. Ленин, Л. Н. Толстой и Н. И. Лобачевский.

С 1907 г. интересы Эйнштейна были в большей мере сосредоточены на создании общей теории относительности. Он рассмотрел случай, когда различие между системами координат является более сложным, нежели при сопоставлении инерциальных систем координат. Другими словами, в этом случае одна система координат в отношении другой может находиться в состоянии движения произвольного характера, например в состоянии ускоренного движения.

Для того чтобы и в этом случае в системах оставались справедливыми одни и те же законы природы, необходимо, как это установил Эйнштейн, принимать в расчет поля тяготения (гравитационные поля). Проблема инвариантности в общем случае оказывается непосредственно связанной с проблемой гравитации (тяготения).

В первой половине настоящей книги, когда речь шла о работах Галилея о рождении современной науки, были введены два понятия: инертноймассы и тяжелой массы. Опытами Галилея фактически было установлено равенство их значений для данного тела. На вопрос о том, случайно ли это равенство, был дан ответ, что с точки зрения классической физики случайно, а с точки зрения современной физики (теперь мы можем сказать: с точки зрения общей теории относительности) отнюдь не случайно.

Разрабатывая общую теорию относительности, Эйнштейн пришел к выводу о фундаментальном значении равенства инертной и тяжелой масс. В действительном мире движение любого тела происходит в присутствии многих других тел, силы тяготения которых оказывают на него воздействие. Равенство инертной и тяжелой масс дало возможность дальнейшего расширения физического учения о пространстве-времени, представляющего существо общей теории относительности. Эйнштейн пришел к выводу, что реальное пространство является неевклидовым, что в присутствии создающих гравитационные поля тел количественные характеристики пространства и времени становятся другими, нежели в отсутствие тел и создаваемых ими полей. Так, например, сумма углов треугольника меньше π, время течет медленнее. Эйнштейн дал физическое толкование теории Н. И. Лобачевского.

Основы общей теории относительности нашли свое выражение в полученном Эйнштейном уравнении гравитационного поля.

Если частная теория относительности не только подтверждена экспериментально, как об этом было сказано, при создании и эксплуатации ускорителей микрочастиц и ядерных реакторов, но уже стала необходимым инструментом соответствующих расчетов, то с общей теорией относительности дело обстоит иначе. Известный советский физик В. Л. Гинзбург пишет по этому поводу: «Общая теория относительности (ОТО) была в законченном виде сформулирована Эйнштейном в 1915 г. К этому же времени им уже были указаны также три знаменитых („критических“) эффекта, могущих служить для проверки теории: гравитационное смещение спектральных линий, отклонение световых лучей в поле Солнца и смещение перигелия^[313] Меркурия. С тех пор прошло больше полстолетия, но проблема экспериментальной проверки ОТО остается животрепещущей и продолжает находиться в центре внимания…

…Отставание в области экспериментальной проверки ОТО обусловлено как малостью эффектов, доступных наблюдению на Земле и в пределах Солнечной системы, так и сравнительной неточностью соответствующих астрономических методов. Сейчас, однако, положение изменилось в результате применения межпланетных ракет, «проб» радиометодов и т. д. Поэтому перспективы проверки ОТО с погрешностью порядка 0,1–0,01 % представляются сейчас весьма хорошими.

Если будет показано (горячо на это надеюсь), что с экспериментальной проверкой ОТО в поле Солнца «все в порядке», то вопрос о такой проверке перейдет совсем в другую плоскость. Останется вопрос о справедливости ОТО в сильных полях или вблизи и внутри сверхмассивных космических тел, не говоря уже о применимости ОТО в космологии.

Две последние фразы были написаны пять лет назад и фигурировали в предыдущем издании книжки. Тогда и вопрос о сплющенности Солнца оставался еще неясным и эффект отклонения лучей и запаздывания сигналов в поле Солнца был измерен с погрешностью в несколько процентов. Сейчас, когда все три эффекта, предсказанные ОТО для слабого поля, в пределах достигнутой точности в 1 % сходятся с теорией, именно проверка ОТО в сильном поле уже вышла на первый план»^[314].

В заключение сказанного о теории относительности заметим следующее. Многие ученые считают, что в ходе дальнейшего ее развития придется встретиться со сложными задачами. В настоящее время общая теория относительности в известном смысле является классической теорией, в ней не используются квантовые представления. Однако теория гравитационного поля — в этом не приходится сомневаться — должна быть квантовой. Вполне возможно, что именно здесь и придется встретиться с главными проблемами дальнейшего развития общей теории относительности.

Теперь мы переходим к другому разделу физики, вклад Эйнштейна в который очень весом, а именно к квантовой теории.

Основоположником квантовой теории является прославленный немецкий физик, член Берлинской академии паук, почетный член Академии наук СССР Макс Планк (1858–1947). Планк учился в Мюнхенском и Берлинском университетах, слушая лекции Гельмгольца, Кирхгофа и других крупных ученых, работал преимущественно в Киле и Берлине. Основные работы Планка, вписавшие его имя в историю науки, относятся к теории теплового излучения.

Известно, что излучение телами электромагнитных волн может происходить за счет различных видов энергии, по часто это тепловое излучение, т. е. его источником является тепловая энергия тела. Теория теплового излучения, говоря несколько упрощенно, сводится в основном к тому, чтобы найти зависимость между энергией излучения и длиной электромагнитной волны (или частотой излучения), температурой и затем определить полную энергию излучения во всем диапазоне длин волн (частот).

До тех нор пока энергия излучения рассматривалась как непрерывная (а не дискретная, от лат. discretus — прерываю, т. е. изменяющаяся порциями) функция определенных параметров, например длины электромагнитной волны (или частоты излучения) и температуры, не удавалось достигнуть совпадения теории и эксперимента. Опыт отвергал теорию.

Решающий шаг был сделан в 1900 г. Планком, который предложил новый (совершенно не отвечающий классическим представлениям) подход: рассматривать энергию электромагнитного излучения величиной дискретной, могущей передаваться только отдельными, хотя и малыми порциями (квантами). В качестве такой порции (кванта) энергии Планк предложил

Е = hv,

где Е, эрг — порция (квант) энергии электромагнитного излучения, v, с^-1 — частота излучения, h = 6,62·10^-27 эрг е— постоянная, получившая впоследствии наименование постоянной Планка, или кванта действия Планка.

Догадка Планка оказалась чрезвычайно удачной, или, лучше сказать, гениальной. Планку не только удалось получить уравнение теплового излучения, отвечающее опыту, но его представления явились основой квантовой теории — одной из наиболее всеобъемлющих физических теорий, в которую входят теперь квантовая механика, квантовая статистика, квантовая теория поля.

Необходимо сказать, что уравнение Планка справедливо только для абсолютно черного тела, т. е. тела поглощающего все падающее на него электромагнитное излучение. Для перехода к другим телам вводится коэффициент — степень черноты.

Как уже сказано, Эйнштейн внес большой вклад в создание квантовой теории. Именно Эйнштейну принадлежит идея, высказанная им в 1905 г., о дискретной, квантовой структуре поля излучения. Это позволило ему дать объяснение таким явлениям, как фотоэффект (явление, как мы уже однажды говорили, связанное с выделением электронов твердым телом или жидкостью под действием электромагнитного излучения), люминесценция (свечение некоторых веществ — люминофоров, избыточное по сравнению с тепловым излучением и возбужденное каким-либо другим источником энергии: светом, электрическим полем и пр.), фотохимические явления (возбуждение химических реакций под действием света).

Придание электромагнитному полю квантовой структуры было смелым и дальновидным действием Эйнштейна. Противоречие между квантовой структурой и волновой природой света, введение понятия фотонов, представляющих собой, как уже говорилось, кванты электромагнитного поля, нейтральные элементарные частицы, создание фотонной теории света было важным шагом, хотя и получило разъяснение только в 1928 г.

В области статистической физики, кроме создания теории броуновского движения, о чем уже говорилось, Эйнштейн совместно с известным индийским физиком Шатьендранатом Бозе, разработал квантовую статистику для частиц с целым спином^[315], получившую название статистики Бозе — Эйнштейна. Заметим, что для частиц с полуцелым спином имеется квантовая статистика Ферми-Дирака.

В 1917 г. Эйнштейн предсказал существование ранее неизвестного эффекта — вынужденного испускания. Этот эффект, позднее обнаруженный, определил возможность создания лазеров.

Строение вещества Квантовая теория

Первые попытки представить себе, как устроено вещество (какова его структура, из каких «кирпичиков» оно состоит), отделены от нашего времени многими столетиями. Сейчас трудно сказать, кто первый произнес слово «атом»; возможно, это был древнегреческий мыслитель Демокрит, живший в V–IV вв. до н. э.

Как начало современной науки относят к XV–XVII вв., так началом атомной физики — науки, в задачи которой входит изучение строения и «жизни» атомов, — считают конец XIX — начало XX в.

Очень давно было установлено, что атомы очень малы, что невозможно их увидеть даже в любой самый сильный микроскоп. Однако посредством опыта английского физика Чарльза Вильсона (1869–1959) в 1912 г. было установлено, что в среде пересыщенного водяного пара вдоль движения заряженной частицы в результате конденсации пара возникает след (трек), состоящий из мелких капелек жидкости. Так можно было убедиться в существовании атомов. В настоящее время созданы специальные весьма совершенные устройства (пузырьковые камеры), позволяющие фиксировать следы микрочастиц.

Сначала считали, что атом представляет собой индивидуальную частицу вещества, свойства которой являются необъяснимыми. В 1869 г. великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907) открыл периодический закон химических элементов, согласно которому с увеличением атомной массы элементов их химические и физические свойства периодически повторяются. Менделеевым была составлена периодическая система элементов, которой в дальнейшем было присвоено его имя.

Рис. 42. Фотоэлектрический эффект.

Атомная физика как самостоятельная наука возникла на основе открытия электрона и радиоактивного излучения. Электрон — отрицательно заряженная микрочастица с массой всего лишь около 9·10^–28 г, один из основных структурных элементов вещества, — был открыт известным английским физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856–1940), членом (с 1884 г.) и президентом (1915–1920 гг.) Лондонского королевского общества, иностранным почетным членом Академии наук СССР. Оказалось, что так называемые катодные лучи, испускаемые катодом и проходящие через сильно разреженные газы, представляют собой поток электронов. Изучение катодных лучей привело к выводу, что электроны входят в состав всех атомов. На рис. 42 показан простейший опыт по фотоэлектрическому эффекту: свет, падающий на пластинку, вызывает испускание электронов, пластинка заряжается, что видно по разошедшимся листочкам электроскопа.

Рис. 43. Модель атома Дж. Дж. Томсона.

Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, было нетрудно заключить, что атом должен иметь в своем составе и положительно заряженные частицы.

В 1896 г. французским физиком Антуаном Анри Беккерелем (1852–1908) впервые была обнаружена радиоактивность (от лат. radio — испускаю лучи и activus — действенный) солей урана. Явление радиоактивности, окончательно опровергнувшее представление о неделимости (о непревращаемости) атома, заключается в самопроизвольном превращении неустойчивых ядер атомов (о ядрах атомов будет сказано через несколько строк) и ядра других элементов (других атомов), происходящем в результате ядерных излучений. Оказалось также (это было чрезвычайно важно для медицины), что лучи, открытые Беккерелем, могли проникать в глубь вещества и поэтому являлись средством получения фотографий, например, внутренних органов человека.

Вопросы радиоактивности различных элементов изучались французскими физиками Пьером Кюри (1859–1906) и его супругой, Марией Склодовской-Кюри (1867–1934). Ими были открыты (1898 г.) новые элементы — полоний и радий. Было установлено, что радиоактивное излучение может быть двух видов: либо ядро радиоактивного элемента испускает α-частицу (ядро атома гелия с положительным зарядом 2е), либо β-частицу (электрон с отрицательным зарядом — е). В обоих случаях атом радиоактивного элемента превращается в атом другого элемента, например в атом свинца или висмута (это зависит как от исходного радиоактивного вещества, так и от вида радиоактивного излучения).

Следует еще раз отметить, какое огромное значение для развития науки (а также для практики) имело открытие радиоактивности. Вспомним, что один из величайших химиков за всю историю науки — Лавуазье установил во второй половине XVIII в. закон неизменности элементов, опроверг стремления и надежды алхимиков получать одни химические элементы (прежде всего, конечно, золото) из других. И вдруг оказалось, что в результате радиоактивного излучения некоторые элементы превращаются — да еще самопроизвольно — в другие. Это ли не научная сенсация?

Конечно, с течением времени, кстати довольно короткого, явление радиоактивности и превращение одних (радиоактивных) элементов в другие (например, нерадиоактивные) нашло свое объяснение.

В исследованиях радиоактивности большое значение имели совместные работы знаменитого английского физика Эрнеста Резерфорда (1871–1937) и известного английского химика Фредерика Содди (1877–1956), проведенные в 1899–1907 гг. В качестве исходных радиоактивных элементов ими использовались уран, торий и актиний. Были обнаружены так называемые изотопы, т. е. разновидности одного и того же химического элемента, имеющие одинаковые химические свойства и занимающие одно и то же место в периодической системе элементов Менделеева, но отличающиеся массой атомов.

Одна из первых моделей атома была предложена в 1903 г., уже знакомым нам Дж. Дж. Томсоном. Его модель (рис. 43) представляла собой положительно заряженную сферу с вкрапленными в нее отрицательно заряженными электронами. Сохранение электроном определенного места в сфере есть результат, по Дж. Дж. Томсону, равновесия между положительным распределенным зарядом сферы и отрицательными зарядами электронов.

Но модель атома Дж. Дж. Томсона просуществовала сравнительно недолго. Опыты, начатые в 1907 г. Э. Резерфордом и его помощниками, в том числе немецким физиком Хансом Гейгером (1882–1945), дали результаты, которые не могли быть объяснены с помощью модели Дж. Дж. Томсона.

Прежде чем рассказывать об этих интереснейших опытах, скажем несколько слов о жизни и деятельности Эрнеста Резерфорда, так много сделавшего для развития атомной физики. Резерфорд, член Лондонского королевского общества, почетный член Академии наук СССР, родился в 1871 г. в Новой Зеландии, в семье мелкого фермера, четвертым из 12 детей. Окончил Новозеландский университет (г. Крайстчерч). 13 1894 г. переехал в Англию и был принят в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где начал вести исследования под руководством Дж. Дж. Томсона. Большую часть жизни (с некоторыми перерывами во время работы в Монреальском и Манчестерском университетах) Резерфорд провел в Кембридже, будучи с 1919 г. директором Кавеидишской лаборатории. Он воспитал большое число высококвалифицированных физиков.

Опыты Резерфорда, показавшие неприемлемость модели атома Дж. Дж. Томсона, заключались в следующем. Имеющие высокую скорость а-частицы направлялись на тонкий слой вещества (например, фольгу). Эффект получался двух родов: подавляющее большинство «-частиц только немного изменяло свою траекторию — под влиянием электрического поля атомов вещества происходило рассеяние α-частиц; небольшое число а-частиц, наоборот, как бы встретившись с непреодолимым препятствием, резко (более чем на 90°) изменяло направление своего полета.

Все эти опыты были проделаны с большой виртуозностью. Были разработаны методы сцинтилляций (возбуждение заряженными частицами в некоторых веществах световых вспышек — сцинтилляций — и их регистрация) и газоразрядных счетчиков.

На основании этих опытов Резерфорд пришел к выводу, что в атомах существуют ядра— положительно заряженные микрочастицы, размер которых (приблизительно 10^-12 см) очень мал по сравнению с размерами атомов (около 10^-8 см), но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре. Таким образом, а-частица резко изменяет направление своего пути, когда наталкивается на ядро.

Открытие ядер атомов было очень крупным событием в развитии атомной физики. Вот что пишет по этому поводу один из наиболее известных физиков — Нильс Бор: «В текущем столетии изучение вновь открытых свойств материи, таких, как естественная радиоактивность, убедительно подтвердило основы атомной теории. В частности, благодаря развитию усилительных свойств стало возможным изучать явления, существенно зависящие от отдельных атомов, и даже удалось получить обширные сведения о структуре атомных систем. Первым шагом было признание того, что электрон является общей составной частью всех веществ; дальнейшим шагом, существенно дополнившим наши представления о строении атома, было открытие Резерфордом атомного ядра, где в чрезвычайно малом объеме сосредоточена почти вся масса атома. Неизменяемость свойств элементов при обычных физических и химических процессах непосредственно объясняется тем, что в таких процессах, хотя связи электронов и могут сильно меняться, ядро остается без изменений. Резерфордом была доказана и взаимная превращаемость атомных ядер под действием более мощных сил. Тем самым Резерфорд открыл совершенно новую область исследований, которую часто называют современной алхимией. Как хорошо известно, эти исследования должны были в конечном счете привести к возможности освобождать огромные количества энергии, запасенные в атомных ядрах»^[316].

Рис. 44. Линейчатый спектр водорода.

Установив существование атомных ядер, Резерфорд предложил в 1911 г. свою модель атома, которая получила название планетарной модели атома Резерфорда. Действительно, новая модель атома напоминает Солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электроны — отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов — атом электрически нейтрален.

Но планетарная модель атома Резерфорда также имела свои неразрешимые противоречия. Дело заключается в следующем. Электроны обязательно должны двигаться вокруг ядра, в противном случае они потеряли бы устойчивость. В то же время, согласно законам электродинамики, любое тело (частица), имеющее электрический заряд и движущееся с ускорением, обязательно должно излучать электромагнитную энергию. Но в этом случае электроны очень быстро потеряли бы свою кинетическую энергию и упали на ядро.

Есть и еще одно противоречие. В соответствии с законами электродинамики частота излучаемой электроном электромагнитной энергии должна быть равна частоте собственных колебаний электрона в атоме или (что то же) числу оборотов электрона вокруг ядра в секунду. Но в этом случае спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как электрон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывает другое: атомы излучают свет только определенных частот. Именно поэтому атомные спектры называются линейчатыми (рис. 44). Другими словами, планетарная модель Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Следующая, предложенная Бором модель атома была основана на квантовой теории. Один из крупнейших физиков XX в. — датчанин Нильс Бор (1885–1962) родился и окончил университет в Копенгагене. Работал в Кембриджском университете под руководством Дж. Дж. Томсона и в Манчестерском университете под руководством Резерфорда. В 1916 г. был избран заведующим кафедрой теоретической физики Копенгагенского университета, с 1920 г. и до конца жизни руководил созданным им в Копенгагене Институтом теоретической физики, который теперь носит его имя. В 1943 г., во время оккупации Дании гитлеровцами, Бор, видя, что над ним готовится расправа, с помощью организации Сопротивления перебрался на лодке в Швецию, а затем переехал в США. После окончания войны он возвратился в Копенгаген.

Созданная Бором модель атома основывалась на планетарной модели атома Резерфорда и на разработанной им самим в 1913 г. квантовой теории строения атома. Бором были сформулированы два постулата, совершенно несовместимые с классической физикой:

1) в каждом атоме существует несколько стационарных состояний (говоря языком планетарной модели, несколько стационарных орбит) электронов, двигаясь по которым (на которых) электрон может существовать, но излучая^[317];

2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое электрон (атом) излучает или поглощает порцию энергии:

ΔE = hv = E₁ — E₂,

где V, с^-1 — частота излучаемой или поглощаемой электромагнитной энергии^[318]; h = 6,62·10^-27 эрг·с — постоянная Планка.

Из постулатов Бора следует, что предложенная им в 1913 г. модель атома являлась как бы «дополненной и исправленной» планетарной моделью.

Действительно, понятными стали линейчатые спектры атомов: каждой линии спектра соответствует переход электрона из одного стационарного состояния в другое. На рис. 45 представлены энергетические уровни атома водорода, изображенные горизонтальными линиями. Частоты переходов представлены вертикальными линиями, длина которых пропорциональна частоте. Буквы W₁, W₂, W₃ и т. д. обозначают энергию стационарных уровней атома водорода: N₁, N₂, N_з и т. д. — квантовые числа.

Рис. 45. Стационарные уровни энергии атома водорода и частоты спектров (переходов).

Постулаты Бора объясняют устойчивость электронов: находящиеся в стационарных состояниях электроны без внешней на то причины не излучают электромагнитной энергии. Было также установлено, что переход электрона на более далекую от ядра орбиту приводит к увеличению энергии атома и, наоборот, переход электрона на орбиту, более близкую к ядру, вызывает уменьшение энергии атома.

Следует отметить, что модель, предложенная Бором, была встречена с явным недоверием. Этому способствовала ее кажущаяся внутренняя противоречивость. Действительно, орбиты электронов, по Бору, вычислялись на основе законов классической физики, но только некоторые из них, подчиняющиеся дополнительному, ничем не обоснованному правилу, считались реальными. Далее, вопреки классической физике, принималось, что электроны, двигаясь по этим избранным орбитам, не излучают; постулировалось, что элементарный акт излучения происходит при «перескоке» электрона с одной орбиты на другую.

Решающим доводом в пользу теории Бора явилось ее сопоставление с экспериментальными данными. Опираясь на постулаты своей теории, Бор вычислил частоты всех спектральных линий атома водорода. Вычисленные и измеренные частоты совпали с очень высокой точностью. В дальнейшем на основе теории Бора удалось объяснить и некоторые другие особенности спектральных наблюдений.

Вместе с тем теория Бора натолкнулась на непреодолимые трудности. Так, например, на основе теории Бора оказалось невозможным объяснить, почему в спектре атома водорода одни линии яркие, в то время как другие слабые. Не смогла объяснить теория Бора и спектры атомов более сложных, чем водород, у которых имеется несколько электронов.

Создавалось впечатление, что постулаты Бора отражают какие-то новые, неизвестные свойства материи, но лишь частично. Ответы на эти вопросы были получены в результате развития квантовой механики, о которой речь пойдет ниже.

В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Луи де Бройль (р. 1892) выдвинул идею о волновых свойствах материи, положив тем самым начало квантовой механике. Он утверждал, что волновые свойства наряду с корпускулярными присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам.

Согласно де Бройлю, любому телу массой m, движущемуся со скоростью V, соответствует волна

λ = h/mv = h/p.

Фактически аналогичная формула была известна раньше, но только применительно к частицам света — фотонам. Как было сказано выше, энергия фотона Е = hv.

Согласно Эйнштейну, между энергией н массой любого тела существует связь Е = mc².

Зная также зависимость λv = с, легко получить для фотона λ = h/mv = h/p, где λ — длина волны, h — постоянная Планка, m — масса частицы, с — скорость света, р = mc — импульс.

Гипотеза де Бройля нуждалась в опытном подтверждении. Наиболее убедительным подтверждением существования волновых свойств материи является наблюдение (обнаружение) дифракции электронов, что и было осуществлено в 1927 г. американскими физиками Клинтоном Дэвиссоном (1881–1958) и Лестером Джермеро. и (1896–1971). Они провели следующий опыт. Пучок электронов, разогнанный в электрическом поле до энергии 100 электронвольт^[319], направлялся на кристалл никеля. Электроны отражались от кристалла и летели лишь по некоторым избранным направлениям. Распределение электронов по направлениям оказалось таким же, как если б на кристалл падал пучок света с длиной волны, равной длине волны электронов, вычисленной по формуле де Бройля. Иначе говоря, Дэвиссон и Джермер впервые наблюдали дифракцию электронов и тем самым экспериментально подтвердили гипотезу де Бройля.

В дальнейшем опыты по дифракции электронов проводились на различных кристаллах с электронами разных энергий. Более того, были выполнены опыты по дифракции нейтронов, атомов и даже молекул. Во всех случаях результаты полностью подтвердили точку зрения де Бройля.

Может все же возникнуть вопрос: почему наблюдается дифракция только микрообъектов и пе проявляются волновые свойства макротел? Почему, например, не наблюдается дифракция биллиардного шара при прохождении лузы?

Дело в том, что длина волны электрона с энергией 100 электронвольт оказывается приблизительно равной 10^-8 см. Эта величина сравнима с повторяющимся в кристалле расстоянием между соседними узлами решетки. В этих условиях дифракционные эффекты легко проявляются.

Длина волны биллиардного шара (масса приблизительно 100 г, скорость около 1 м/с) примерно равна 10^-30 см. Она настолько меньше ширины лузы, что никакой дифракции быть не может. (По этой же причине не наблюдается дифракция при прохождении видимого света с λ = 5·10^-5 см через щель в заборе шириной в несколько миллиметров.)

Гипотеза де Бройля, получившая многочисленные экспериментальные подтверждения, превратилась в принципиальную основу, вероятно, наиболее широкой физической теории — квантовой механики.

Дальнейшее развитие этого нового необычайно плодотворного направления было в основном достигнуто в конце 20-х — начале 30-х годов трудами известных физиков: Макса Борна (1882–1970), Вернера Гейзенберга (1901–1976), Поля Дирака (р. 1902), Эрвина Шрёдингера

(1887–1961), а также Вольфганга Паули (1900–1958), Энрико Ферми (1901–1954), Владимира Александровича Фока (1898–1974) и многих других.

Отдельными разделами квантовой механики стали атомная физика, теория излучения, теория строения молекул (которую иногда называют квантовой химией), теория твердого тела, теория взаимодействия элементарных частиц^[320], теория строения атомного ядра и др. Многочисленные и разнообразные эксперименты неизменно подтверждали выводы квантовой механики. Даже такое, можно сказать неожиданное, предсказание квантовой механики, как существование позитрона (так сказать, электрон с положительным зарядом, его называют также античастицей электрона), было подтверждено опытом. Следует сказать, что квантовая механика — более широкая теория по сравнению с классической механикой, которая является частным случаем квантовой механики.

Конечно, квантовая механика отнюдь не является пределом знаний в своей области. Еще раз хотим напомнить читателю, что никакая теория не может закрыть горизонты развития науки. В то же время можно не сомневаться в том, что квантовая механика навсегда сохранится в золотом фонде науки.

В квантовой механике имеется установленное Гейзенбергом так называемое соотношение неопределенностей. Суть дела заключается в следующем. Допустим, ставится задача определить состояние движущегося электрона (или любой другой микрочастицы). Если бы можно было воспользоваться законами классической механики, то в принципе все было бы очень просто. Надо было бы определить его местоположение и импульс (количество движения). Но законы классической механики, как следует из всего сказанного ранее, для микрочастиц применяться не могут. Необходимо использовать законы квантовой механики. Вот тут-то и приходится встретиться с соотношением неопределенностей. Математическое выражение соотношения неопределенностей очень простое:

Δx Δp ⩾ h,

где Δх — неточность в определении координаты электрона; Δр — неточность в определении импульса электрона; h — постоянная Планка.

Из этого выражения видно, что невозможно одновременно определить положение электрона в пространстве и его импульс. Действительно, если Δх очень мало, т. е. положение электрона в пространстве известно с большой степенью точности, то Δр относительно велико и, следовательно, величина импульса может быть вычислена с такой малой степенью точности, что практически ее приходится рассматривать как величину неизвестную. И наоборот, если мало Δр и поэтому импульс электрона известен, то велико Δх и, следовательно, неизвестно положение электрона в пространстве. Разумеется, принцип неопределенности справедлив для любой частицы, а не только для электрона.

С точки зрения классической механики принцип неопределенности представляется абсурдным. С позиций «здравого смысла» он кажется по крайней мере очень странным: никак нельзя представить себе, как все это может быть «на самом деле».

Чтобы лучше оценить создавшееся положение, не надо забывать, что все мы, люди, живем в макромире, в мире больших тел, которые мы видим своими глазами (хотя бы с помощью микроскопа) и можем измерить их размеры, массу, скорость передвижения и многое другое. Наоборот, микромир для нас невидим, мы не можем непосредственно измерить ни размеры электрона, ни его энергию. Чтобы лучше представить себе явления микромира, нам всегда хочется построить адекватную механическую модель, и это иногда удавалось сделать. Вспомните, например, планетарную модель атома Резерфорда. Она в известной мере похожа на Солнечную систему, являющуюся для нас в этом случае механической моделью. Поэтому планетарная модель атома воспринимается легко.

Но для большинства объектов и явлений микромира построить механическую модель невозможно, и поэтому положения квантовой механики часто воспринимаются с большим трудом. Действительно, попробуйте, например, построить механическую модель электрона, обладающего корпускулярно-волновыми свойствами, или механическую модель, поясняющую, почему для электрона нельзя одновременно определить его массу и импульс.

Поэтому, когда говорят, как бы лучше представить себе электрон, имеющий корпускулярно-волновые свойства, обычно сознательно или бессознательно имеют в виду построение механической модели. А построить ее невозможно. Именно поэтому лучше сделать в этих случаях акцент на «понять», а не на «представить».

Хорошо сказал по этому поводу один из крупнейших советских физиков — Лев Давидович Ландау (1908–1968): «Величайшим достижением человеческого гения является то, что человек может понять вещи, которые он уже не в силах вообразить»^[321].

А знаменитый американский физик-теоретик Ричард Фейнман (р. 1918) писал: «Раз поведение атомов так не похоже на наш обыденный опыт, то к нему очень трудно привыкнуть. И новичку в науке, и опытному физику — всем оно кажется своеобразным и туманным. Даже большие ученые не понимают его настолько, как им хотелось бы, и это совершенно естественно, потому что весь непосредственный опыт человека, вся его интуиция — все прилагается к крупным телам. Мы знаем, что будет с большим предметом; но именно так мельчайшие тельца не поступают. Поэтому, изучая их, приходится прибегать к различного рода абстракциям, напрягать воображение и не пытаться связывать их с нашим непосредственным опытом»^[322].

Хотим добавить к сказанному, что принцип неопределенности (соотношение неопределенностей) является фундаментальным положением квантовой механики.

Основным уравнением квантовой механики является уравнение, сформулированное Шрёдиигером в 1926 г. Необходимо отметить, что уравнение Шрёдингера не может быть выведено из каких-либо других соотношений. Шрёдиигером была введена специальная волновая функция координат и времени, характеризующая состояние микрочастиц.

В книге «О природе материи» известный советский физик М. А. Марков пишет: «Если найдена адекватная физическим идеям математическая форма, то дальше математический аппарат в общем действует „автоматически“, автоматически получаются все следствия, которые вытекают из данных представлений о предмете обсуждения, положенных в основу наших математических уравнений.

Но главное, математический аппарат, адекватный физическим идеям, предохраняет от применения макроскопических аналогий там, где они уже теряют свой смысл, т. е. от ошибки наглядных представлений, о которых неоднократно шла речь выше. Очень существенно, что этот же аппарат автоматически дает количественную „оценку“ критерия применимости того или иного макроскопического понятия»^[323]. Вот именно: Шрёдингеру удалось составить уравнение, которое оказалось адекватным идеям квантовой механики.

Один из основоположников квантовой механики — швейцарский физик-теоретик Паули установил в 1925 г. имеющий большое значение принцип (носящий теперь название принципа Паули), являющийся фундаментальным законом. Согласно этому принципу, ни в атоме, ни в молекуле не может быть двух электронов, находящихся в одинаковом состоянии. Например, в атоме на одной орбите (если пользоваться представлениями Резерфорда) могут находиться только два электрона; но тогда их спины должны быть направлены в разные стороны, и их состояния поэтому различны. Принцип Паули помог определить число различных электронных состояний в электронной оболочке атома (число орбит).

Термин элементарные частицы, к рассмотрению которых мы теперь переходим, первоначально означал простейшие частицы, из которых состоят атомы вещества.

Известный английский физик, ученик Резерфорда Джеймс Чедвик (1891–1974) открыл нейтрон — нейтральную частицу, входящую вместе с протонами в ядро атома и сыгравшую такую важную роль в создании способов использования ядерной энергии.

После открытия электрона, протона, фотона и, наконец, в 1932 г. нейтрона было установлено существование большого числа новых элементарных частиц — в общей сложности около 350. В том числе: позитрон, о котором мы уже упоминали как об античастице электрона; мезоны — нестабильные микрочастицы (к ним относятся ц — мезоны, π — мезоны и более тяжелые π° — мезоны); различного вида гипероны — нестабильные микрочастицы с массами больше массы нейтрона; частицы-резонансы, имеющие крайне короткое время жизни (порядка 10^–22 — 10^-24 с); нейтрино — стабильная, не имеющая электрического заряда частица, по-видимому, с нулевой массой покоя, обладающая почти невероятной проницаемостью; антинейтрино — античастица нейтрино, отличающаяся от нейтрино знаком лептонного заряда, и др.

В этой книге нет возможности говорить о свойствах и особенностях отдельных элементарных частиц, да, пожалуй, это и не отвечало бы ее назначению. Но зато необходимо сказать о некоторых более общих понятиях, касающихся элементарных частиц. Вполне уместен, в частности, вопрос: какими свойствами элементарных частиц пользуются, различая их между собой? Некоторые из этих свойств вполне привычны: масса, электрический заряд, время жизни; другие — менее привычны: спин, т. е. собственный момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частицы как целого, измеряется в единицах постоянной Планка h(h = h/2π) и может быть целым или полуцелым (1/2, 3/2…) числом; квантовые числа (также целые или полуцелые), характеризующие состояние элементарных частиц.

В характеристике элементарных частиц существует еще одно важное представление — взаимодействие. Различают четыре вида взаимодействия. Сильное взаимодействие (короткодействующее, радиус действия приблизительно 10^–13 см), связывающее между собой нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре; именно по этой причине ядра атомов являются весьма устойчивыми, их трудно разрушить.

Электромагнитное взаимодействие (дальнодействующее, радиус действия не ограничен, поскольку силы взаимодействия медленно убывают с расстоянием) определяет взаимодействие между электронами и ядрами атомов или молекул; взаимодействующие частицы имеют электрические заряды; этот вид взаимодействия проявляется в таких макроскопических явлениях, как химические связи, упругость, трение; переносчиком этого вида взаимодействия менаду частицами является электромагнитное поле.

Слабое взаимодействие (короткодействующее, радиус действия меньше 10–15 см), в котором участвуют все элементарные частицы, обусловливает взаимодействие нейтрино с веществом.

Гравитационное взаимодействие — самое слабое взаимодействие, не учитываемое в теории элементарных частиц; распространяется на все виды материи. Наоборот, когда речь идет об очень больших массах, гравитационное взаимодействие (тяготение) имеет решающее значение. Радиус действия не ограничен.

Элементарные частицы обычно разделяют на следующие классы:

1) фотоны — кванты электромагнитного поля, частицы, как уже говорилось, с нулевой массой покоя, не имеют сильного и слабого взаимодействия, но участвуют в электромагнитном взаимодействии;

2) лептоны (от греч. leptos — легкий), к числу которых относятся электроны, нейтрино; все они не обладают сильным взаимодействием, но участвуют в слабом взаимодействии, а имеющие электрический заряд — также и в электромагнитном взаимодействии;

3) мезоны — сильно взаимодействующие нестабильные, как уже говорилось, частицы, могущие участвовать также и в слабом взаимодействии, а при наличии электрического заряда — и в электромагнитном;

4) барионы (от греч. barys — тяжелый), в состав которых входят нуклоны (т. е. протоны и нейтроны), нестабильные частицы с массами, большими массы нейтрона, гипероны, многие из резонансов.

Сначала, особенно когда число известных элементарных частиц ограничивалось электроном, протоном и нейтроном, господствовала точка зрения, что атом состоит из этих элементарных «кирпичиков». А дальнейшая задача в исследовании структуры вещества заключается в том, чтобы разыскивать новые, еще неизвестные «кирпичики», из которых состоит атом, и в определении того, не являются ли эти «кирпичики» (или некоторые из них) сами сложными частицами, построенными из еще более тонких «кирпичиков».

При таком подходе к делу было логично считать элементарными только те частицы, которые не могут быть разделены на более мелкие или которые мы пока не можем разделить. Смотря так на структуру материи, молекулу и атом нельзя было бы считать элементарными частицами, так как молекула состоит из атомов, а атомы — из электронов, протонов и нейтронов.

Однако действительная картина строения вещества (или, лучше сказать, картина, которую мы сегодня считаем действительной) оказалась еще более сложной, чем можно было предполагать. Оказалось, что элементарные частицы могут претерпевать взаимные превращения, в результате которых некоторые из них исчезают, а некоторые появляются. Например, в результате столкновения двух протонов образуются протон, нейтрон и π⁺-мезон, а при столкновении электрона и позитрона (процесс аннигиляции) возникают два фотона. Нестабильные микрочастицы распадаются на другие, более стабильные, но это вовсе не значит, что первые состоят из вторых.

Поэтому в настоящее время под элементарными частицами понимают такие «кирпичики» Вселенной, из которых можно построить все, что нам известно в природе. Мир элементарных частиц сложен, а теория элементарных частиц находится в начале своего развития. Вероятно, ближайшие годы внесут в нее много нового. О трудности решения задач подобного рода Эйнштейн и Инфелъд говорят следующее: «Физические понятия суть свободные творения человеческого разума и неоднозначно определены внешним миром, как это иногда может показаться. В нашем стремлении понять реальность мы отчасти подобны человеку, который хочет понять механизм закрытых часов. Он видит циферблат и движущиеся стрелки, даже слышит тиканье, но он не имеет средств открыть их корпус. Если он остроумен, он может нарисовать себе некую картину механизма, которая отвечала бы всему, что он наблюдает, по он никогда не может быть вполне уверен в том, что его картина единственная, которая могла бы объяснить его наблюдения. Он никогда не будет в состоянии сравнить свою картину с реальным механизмом, и он не может даже представить себе возможность или смысл такого сравнения. Но он, конечно, уверен в том, что по мере того, как возрастает его знание, его картина реальности становится все проще и проще и будет объяснять все более широкий ряд его чувственных восприятий»^[324].

Приблизительно в 1963–1964 гг. появилась гипотеза о существовании кварков— частиц, из которых состоят все барионы и мезоны, являющиеся сильно взаимодействующими и по этому свойству объединенными общим названием адронов. Уже около двадцати лет прошло с тех пор, как была выдвинута гипотеза кварков, но до настоящего времени вопрос о их существовании нельзя считать решенным. Однако большинство физиков,но-видимому, полагает, что кварки существуют. Кварки (если они существуют) имеют весьма необычные свойства: они обладают дробными электрическими зарядами, что не характерно какой-либо другой микрочастице, и, по-видимому, не могут существовать в свободном, не связанном виде. Число различных кварков, отличающихся друг от друга величиной и знаком электрического заряда и некоторыми другими признаками, достигает уже 36, если не больше.

Приводим интересное соображение известного советского физика В. Л. Гинзбурга, непосредственно касающееся кварков: «Нужно ли, впрочем, решать вопрос в какой-то категорической форме: „адроны состоят из кварков“ или „кварки — это лишь вспомогательное понятие“? Не является ли более привлекательной картина, в которой адроны представляют собой сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами и атомными ядрами, но качественно отличные от них именно в смысле их неделимости на самостоятельные составные части? Такой подход кажется весьма глубоким^[325]. Все развитие атомистики шло по пути введения все новых первичных кирпичей вещества (молекулы, атомы, атомные ядра и электроны, нуклоны); кварки были бы еще одним этапом на этом пути, и если так продолжать, то встал бы вопрос: а из чего состоят кварки? Более того, протокварки уже фигурируют в физической литературе. Но не все могут верить в существование „бесконечной матрешки“ — открыли одну куклу, а в ней лежит другая, и так без конца. Глубокой и вместе с тем естественной по ряду соображений представляется мысль как раз о том, что безграничное и механическое повторение процесса деления вещества когда-то прекращается, причем нетривиальным образом: барионы и мезоны, возможно, одновременно и состоят из частей (типа каких-то кварков) и не состоят из них. Именно так можно описать ситуацию, в которой составные части не могут существовать сами по себе (в свободном состоянии), но тем не менее в ряде отношений ведут себя аналогично ядру в атоме или нуклонам в ядре»^[326].

В заключение настоящего раздела необходимо сказать о большом значении для изучения микроструктуры вещества ускорителей заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер), используемых для получения частиц высоких энергий, с помощью которых удается проследить процессы, происходящие с элементарными частицами. Ускоряемые частицы движутся в вакуумной камере, а управление их движением производится чаще всего с помощью магнитного поля.

Астрономия и астрофизика

На рис. 46, вряд ли нуждающемся в пояснениях, схематически показана Солнечная система, одной из сравнительно малых планет которой является наша Земля. Размер (диаметр) Солнечной системы составляет около 10 млрд, км, в то время как средний диаметр Земли равен приблизительно 12,7 тыс. км. Земля вращается вокруг Солнца по близкой к круговой орбите со скоростью, немного меньшей 30 км/с, на среднем расстоянии от Солнца около 150 млн. км. Луна — спутник Земли, обращается вокруг Земли; расстояние между ними составляет приблизительно 384 тыс. км. Масса Земли (при средней плотности, равной 5518 кг/м³) составляет 5976 10 21 кг.

Под Вселенной (или Метагалактикой) в астрономии обычно понимается та часть мира, которая доступна наблюдению и исследованию. Во Вселенной существуют большие скопления звезд — галактики, в каждую из которых входит порядка 100–200 млрд, звезд. Солнечная система также входит в одну из галактик. В астрономии нашу Галактику (от греч. galaktikos — млечный) принято писать с большой буквы, а все прочие галактики — с малой буквы. Так называемый Млечный Путь, который хорошо виден на небе ночью в ясную погоду, как раз и представляет собой нашу Галактику. Для описания галактик наши земные меры длины, километр или миля, являются неудобными (по своей малости) и никогда не применяются. Гораздо более удобной мерой длины является световой год, т. е. расстояние, которое проходит свет в течение года. Учитывая, что свет за 1с проходит 300 тыс. км, трудно даже представить себе, какое это огромное расстояние (приблизительно 10 000 млрд. км).

Наша Галактика состоит примерно из 150 млрд, звезд (светящихся плазменных шаров), в число которых входит Солнце и в которых сосредоточена основная масса Галактики, галактических туманностей, которые составляют разреженные газы и частицы пыли, космических лучей (потока стабильных частиц высоких энергий), магнитных полей, излучения (фотонов). Форма нашей Галактики напоминает огромный диск (именно в этом диске сосредоточено большинство звезд), диаметр которого близок к 100 тыс. световых лет, а толщина — к 1500 световых лет. Надо заметить, что для земного наблюдателя Галактика выглядит не как огромный диск, а именно так, как смотрится Млечный Путь. Наиболее близкие к нашей Галактике другие звездные системы (галактики) — Магеллановы Облака и туманность в созвездии Андромеды — находятся на огромных расстоянии — соответственно 200 тыс. и 1800 тыс. световых лет. Общее число галактик в Метагалактике оценивается миллиардами.

Солнечная система находится далеко от ядра Галактики, на ее периферии, на расстоянии около 30 световых лет от центра Галактики. Возраст Солнечной системы оценивается приблизительно в 5 млрд. лет.

Рис. 46. Солнечная система.

В физике получил широкую известность эффект Доплера, заключающийся в том, что длины воли наблюдаемого источника при удалении источника от наблюдателя увеличиваются, а при приближении источника — уменьшаются. Причем по величине изменения длины волны оказалось возможным судить о скорости, с какой удаляется или приближается источник. Этот экспериментально установленный факт привел к исключительно важному фундаментальному открытию. Изучение спектров галактик показало, что все они (за небольшим числом объяснимых исключений) удаляются от земного наблюдателя, т. е. Вселенная расширяется. Этот на первый взгляд неожиданный и даже удивительный вывод является теперь общепризнанным. К этому вопросу мы еще вернемся. Заметим только сейчас, что скорость расширения Вселенной является очень высокой (десятки и сотни километров в секунду) и все время возрастает.

Заметим также, что еще в 1922 г. советский математик и геофизик Александр Александрович Фридман (1888–1925) нашел решение уравнений общей теории относительности для замкнутой нестационарно расширяющейся Вселенной. Вот что пишет но поводу работ Фридмана известный американский ученый С. Вайнберг: «В 1922 г. советским математиком Александром Фридманом было найдено общее однородное и изотропное решение первоначальных уравнений Эйнштейна. Именно эти фридмановские модели, основанные на исходных уравнениях поля Эйнштейна, а не модели Эйнштейна и де Ситтера обеспечили математический фундамент большинству современных космологических теорий.

Существуют два разных типа моделей Фридмана.

Если средняя плотность материи во Вселенной меньше некоторой критической величины или равна ей, то тогда Вселенная должна быть пространственно бесконечной. В этом случае современное расширение Вселенной будет продолжаться всегда.

В то же время, если плотность материи во Вселенной больше той же критической величины, тогда гравитационное поле, порожденное материей, искривляет Вселенную, замыкая ее на себя; Вселенная в этом случае конечна, хотя и неограниченна, вроде поверхности сферы. (Это означает, что, если мы отправимся в путешествие по прямой линии^[327], мы не сможем добраться до какого-то угла Вселенной, а просто вернемся туда, откуда начали свой путь.) Гравитационные поля достаточно сильны для того, чтобы в конце концов остановить расширение Вселенной, так что рано или поздно она начнет снова сжиматься к состоянию бесконечно большой плотности»^[328].

Один из главных выводов, к которому пришли астрономия и астрофизика, состоит в том, что Вселенная находится в состоянии непрерывной эволюции. Остановимся в первую очередь на эволюции звезд. В настоящее время общепризнано, что звезды образуются из газопылевой межзвездной среды, главным образом из водорода и гелия, в результате действия сил гравитации (так называемой гравитационной конденсации). Проследить эволюцию звезд в очень большой мерз помогло то обстоятельство, что можно наблюдать звезды практически в любой стадии их развития. Другими словами, во Вселенной существуют звезды всех «возрастов». Более того, образование новых звезд происходит и теперь.

Все более сжимаясь под действием гравитационных сил, звезда становится все более горячей, растет также давление внутри звезды. Когда температура достигает приблизительно 10 млн. К, внутри звезды начинается термоядерная реакция: ядра атомов водорода^[329], имеющие высокую энергию, преодолевают электрические силы отталкивания (не будем забывать, что ядра заряжены положительно), сталкиваются между собой, в результате чего происходит образование ядер гелия и выделение огромного количества тепла. Таким образом, термоядерная реакция является реакцией синтеза ядер водорода с образованием ядер гелия и, как уже сказано, выделением огромного количества тепла. 1 г. водорода, рассматриваемого как ядерное горючее, энергетически эквивалентен 10 т условного топлива (сокращенно т у. т.^[330])

Теперь для звезды начинается новая стадия эволюции. Гравитационные силы будут по-прежнему стремиться сжать звезду, но вследствие протекания термоядерной реакции давление внутри звезды будет расти и оказывать сопротивление силам гравитации. Настанет момент, когда менаду этими силами будет достигнуто равновесие. В этом состоянии звезда может существовать долгое время, излучая в пространство огромную энергию. Солнце, например, в глубинных слоях которого протекает термоядерная реакция, будет существовать в этом состоянии, по расчетам астрономов, около 13 млрд, лет, из которых истекли приблизительно 5 млрд.

Однако рано или поздно наступает такой момент, когда водород, находящийся в центральной области звезды, там где протекает термоядерная реакция, будет израсходован. Температура внутри звезды начнет уменьшаться, а вместе с ней будет снижаться давление, и оно уже но сможет противостоять гравитационным силам. Наступает новый этап эволюции звезды. Ее ядро, состоящее теперь в основном из гелия (продукта реакции), под действием сил гравитации начинает сжиматься, образуя плотную горячую область. Но термоядерная реакция будет продолжаться, только теперь уже, конечно, не в ядра звезды, а на ее периферии, где еще сохранился водород. В это время, как это следует из расчетов, размер звезды и ее светимость будут увеличиваться. Звезда превратится в так называемый красный гигант. Температура гелиевого ядра будет возрастать, и, когда она достигнет 100–150 млн. К, начнется новая ядерная реакция превращения гелия в углерод.

Дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы. Если масса звезды меньше 1,2 массы Солнца, то после того, как завершится термоядерная реакция в периферийных слоях звезды (весь водород «выгорит») и закончится ядерная реакция в ядре звезды (весь гелий превратится в углерод), внешние слои звезды отделятся и рассеются в пространстве, а оставшиеся внутренние слои, звезды, очень горячие и плотные, будут представлять собой так называемый белый карлик. Известный советский астроном и астрофизик И. С. Шкловский пишет следующее: «Таким образом, белые карлики как бы «вызревают» внутри звезд — красных гигантов и „появляются на свет“ после отделения наружных слоев гигантских звезд. В других случаях сбрасывание наружных слоев может происходить не путем образования планетарных туманностей, а путем постепенного истечения атомов. Так или иначе, белые карлики, в которых весь водород «выгорел» и ядер-пые реакции прекратились, по-видимому, представляют собой заключительный этап эволюции большинства звезд. Логическим выводом отсюда является признание генетической связи между самыми поздними этапами эволюции звезд и белыми карликами. Постепенно остывая, они все меньше и меньше излучают, переходя в невидимые черные карлики. Это мертвые, холодные звезды очень большой плотности, в миллионы раз плотнее воды. Их размеры меньше размеров земного шара, хотя массы сравнимы с солнечной. Процесс остывания белых карликов длится много сотен миллионов лет. Так кончает свое существование большинство звезд»^[331].

Если же масса звезды превышает 1,2 массы Солнца, то ее дальнейшая эволюция имеет другой характер. После прекращения термоядерной реакции в ядре звезды огромные гравитационные силы (тем большие, чем больше масса звезды) приводят к так называемому гравитационному коллапсу — катастрофически быстрому сжатию, в результате которого центральная область звезды становится сверхплотной нейтронной звездой (ее плотность может достигать 10¹⁵ г/см³, т. е. превышать плотность атомных ядер), а периферические сферы звезды сбрасываются, — и это явление может наблюдаться как огромная вспышка, именуемая вспышкой сверхновой звезды.

Если же под действием огромных гравитационных сил центральная область звезды будет сжата до величины гравитационного радиуса (для Солнца, например, гравитационный радиус равен всего лишь 3 км, а для Земли — только 0,9 см), то образуется так называемая черная дыра — сфера, в которой поле тяготения столь велико, что никакое излучение или частицы не могут выйти из этой сферы.

В 1967 г. были открыты пульсары — космические тела, являющиеся источниками радиоизлучения. Это излучение носит импульсный характер, причем импульсы повторяются через очень короткие промежутки времени: от долей секунды до нескольких секунд. Две причины обусловливают импульсный характер излучения пульсаров: во-первых, способностью излучать обладает не вся поверхность пульсара, а только ее активная область; во-вторых, быстрое вращение пульсара вокруг своей собственной оси. Пульсары относят к разряду нейтронных звезд.

В 1963 г. были открыты новые астрономические объекты, находящиеся вне пределов нашей Галактики и получившие название квазаров. По величине эффекта Доплера можно утверждать, что квазары удаляются от нашей Галактики с огромными скоростями, порядка 100–200 тыс. км/с. Из этого следует (напоминаем, что, чем больше скорость «удаления», тем больше расстояние), что квазары находятся от нас на огромном расстоянии — большем, чем другие наблюдаемые небесные объекты. Можно также сделать вывод, что квазары обладают чрезвычайно большой излучательной способностью, во много десятков раз большей по сравнению с целыми галактиками. Это следует из того, что, несмотря на огромное расстояние, оказывается возможным наблюдать квазары. По сумме всех характеристик квазаров предполагается, что они представляют собой ядра особо удаленных от нас галактик, в которых происходят поражающие своей мощностью процессы, происхождение которых еще недостаточно ясно.

В 1965 г. американские астрономы А. Пензиас и Р. Вилсон сделали с помощью радиотелескопа — устройства, предназначенного для приема радиоизлучения космических объектов и имеющего очень большое значение в астрономии, — открытие большой важности. Они установили, что во Вселенной имеется так называемое фоновое радиоизлучение, названное И. С. Шкловским реликтовым. Это — теперь общепринятое — название оказалось удачным реликтовое^[332]: радиоизлучение не возникает во Вселенной в настоящее время, оно образовалось на раннем этапе ее существования, когда Вселенной было всего лишь около 3 млн. лет и ее излучение отвечало нагретому приблизительно до 4000 К телу. Именно при 4000 К водород перестает быть ионизированным и заполняющее Вселенную излучение становится уже более не связанным с веществом. По расчетам, теперь реликтовое излучение, интенсивность которого все время снижалась и температура падала, должно было бы иметь около 3–3,5 К. Именно такому излучателю соответствует обнаруженное фоновое излучение. Важно также отметить, что это излучение идет как бы из любой точки Вселенной, а не от какой-либо звезды или галактики.

Два экспериментально установленных положения: расширение Вселенной и реликтовое излучение — являются убедительными доводами в пользу так называемой стандартной модели происхождения Вселенной (иногда вместо слов «стандартная модель происхождения Вселенной» говорят «теория „большого взрыва“»), ставшей теперь — вероятно, можно так сказать — общепризнанной.

До утверждения стандартной модели существовала так называемая теория стационарного состояния, согласно которой Вселенная всегда была почти такой, какой мы видим ее сейчас. Но факты отвергают такую точку зрения. Вот что пишет по этому вопросу И. С. Шкловский: «Современная наука о Вселенной — астрономия — вся насквозь эволюционна. Не всегда так было. Только развитие нашей науки, потребовавшее огромных усилий от ее творцов, привело к эволюционному взгляду на Вселенную, причем не в плане умозрительных заключений, а на основе строгого анализа фактов. В XVIII, XIX и даже в первой половине XX столетия астрономия была статичной, застывшей. Изучались с большой точностью движения планет и комет, модели звездных атмосфер, их химический состав. И это, конечно, было очень важно. Но истинная картина меняющейся, поражающей многообразием явлений, богатой „скачками“ и взрывами Вселенной стала ясной астрономам только в последние четверть века. Этот период «бури и натиска» по справедливости может быть назван „революцией в астрономии“. В первую треть нашего века аналогичную революцию пережила физика. Сейчас мы являемся свидетелями революционного взрыва в биологии. Вместе с последней астрономия сейчас находится в авангарде наук о природе»^[333].

О стандартной модели происхождения Вселенной в этой книге но необходимости будет сказано очень кратко. Очень благоприятной оказалась возможность проследить развитие Вселенной, так сказать, в обратную сторону, т. е„имея представление о расширяющейся Вселенной, попробовать «вернуться» возможно дальше назад. Хотя такое предприятие было далеко не простым, но все же оно оказалось успешным.

По современным представлениям, дело обстояло так: «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного места и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы. В этом контексте „все пространство“ может означать либо все пространство бесконечной Вселенной, либо все пространство конечной Вселенной, которое замкнуто на себя, как поверхность сферы. Каждую из этих возможностей нелегко постичь, но это нам не помешает: оказывается, что на историю ранней Вселенной не влияет, является ли пространство конечным или бесконечным»^[334].

Сразу же может возникнуть вопрос: не является ли этот взрыв началом всего, другой интерпретацией сотворения мира? Нет, конечно. Просто у науки нет пока никаких оснований, чтобы судить о том, как происходила эволюция Вселенной до взрыва. А она, конечно, происходила. Кроме того, не следует забывать, что под словом Вселенная понимается часть мира, доступная нашему наблюдению и изучению.

Всего лишь через одну сотую секунды после взрыва Вселенная имела температуру порядка 100 000 миллионов К (10¹¹ К). При такой высокой температуре (выше температуры центра самой горячей звезды) молекулы, атомы и даже ядра атомов существовать не могут. Вещество Вселенной пребывало в виде элементарных частиц, среди которых преобладали электроны, позитроны, нейтрино, фотоны, а также в относительно малом количестве протоны и нейтроны. Плотность вещества Вселенной, спустя 0,01 с после взрыва, несмотря на очень высокую температуру, была огромной — в 4000 миллионов раз (4·10⁹ раз) больше, чем у воды.

В конце первых трех минут после взрыва температура вещества Вселенной, непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд, градусов (10⁹ К). Плотность вещества также снизилась, но еще была близкой к плотности воды. При этой, хотя еще очень высокой, температуре начали образовываться ядра атомов, в частности ядра тяжелого водорода (дейтерия) и ядра гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трех минут состояло в основном из фотонов, нейтрино и антинейтрино.

Только по истечении нескольких сотен тысяч лет начали образовываться атомы, главным образом водорода и гелия. Силы гравитации превращали газ в сгустки, ставшие материалом для возникновения галактик и звезд.

Конечно, обрисованную очень краткими словами стандартную модель происхождения Вселенной нельзя еще считать имеющей достаточно прочное основание. «Мы предпочли бы, — пишет Вайнберг, — теорию, логическая неизбежность которой была бы более очевидной»^[335].

Следует заметить, что американский физик-теоретик (родившийся в России) Георгий Антонович Гамов (1904–1968) разработал теорию, согласно которой Вселенная вначале была очень горячей.

Как следует из сказанного, за последние примерно 30 лет достигнуты весьма значительные результаты в отношении изучения звезд, галактик и даже Вселенной и их эволюции. Напротив, в изучении происхождения Солнечной системы результаты значительно скромнее. И это не должно вызывать удивления. Действительно, астрономы, обладающие очень хорошей техникой наблюдения (оптическими и радиотелескопами, а за последнее время средствами наблюдения космических аппаратов), имеют возможность исследовать многочисленные небесные тела, находящиеся на разных стадиях эволюции. Что касается планетных систем, то астрономы вынуждены ограничиться наблюдениями нашей собственной Солнечной системы, находящейся на определенной ступени своей эволюции. Более того, хотя астрономы полагают, по крайней мере большинство из них, что во Вселенной, кроме Солнечной системы, существуют другие планетные системы, но прямыми опытными доказательствами этого они не располагают.

Попытки определить происхождение Солнечной системы предпринимались очень давно. Не заглядывая очень далеко в глубь времен, скажем кратко о некоторых из них. Мы хотим вместе с читателем вспомнить уже называвшихся ранее выдающихся ученых — Канта и Лапласа. Согласно теории Канта, Солнце и планеты Солнечной системы образовались из холодной пылевой туманности, причем сначала возникло Солнце, а вслед за тем планеты. В отличие от теории Канта Лаплас считал (Лаплас создал свою теорию позднее Канта и независимо от пего), что Солнечная система образовалась из горячей газовой, быстро вращающейся туманности, причем сначала появились планеты, а затем Солнце. Нет необходимости на страницах этой книги сколько-нибудь подробно останавливаться на этих теориях, объединенных позднее общим названием гипотезы Канта — Лапласа. Дело в том, что эта гипотеза не может объяснить установленного впоследствии факта — оказалось, что около 98 % момента количества движения Солнечной системы сосредоточено в планетах, в то время как на долю Солнца приходится всего лишь 2 %, хотя масса всех планет Солнечной системы, вместе взятых, составляет только 0,15 % от массы собственно Солнца.

Определенным этапом в развитии взглядов на образование Солнечной системы была гипотеза английского астрофизика Джеймса Хопвуда Джинса (1877–1946). Он считал, что планеты образовались в результате катастрофы: какая-то относительно большая звезда прошла совсем близко от уже существовавшего Солнца, следствием чего явился выброс из поверхностных слоев Солнца струи газа, из которого впоследствии образовались планеты. Но гипотеза Джинса, так же как и гипотеза Канта-Лапласа, не может объяснить несоответствие в распределении момента количества движения между планетами и Солнцем. Кроме того, столкновение Солнца с какой-либо звездой является чрезвычайно маловероятным событием.

Из наблюдений астрономов следует, что звезды вращаются вокруг своей оси с весьма различной скоростью. Так, например, наше Солнце очень «тихоходное», оно вращается с экваториальной скоростью 2 км/с. Многие же другие звезды вращаются с экваториальной скоростью, в 200 раз большей. Быстрее других звезд вращаются массивные горячие звезды, а желтые и красные карлики, наоборот, вращаются очень медленно.

Известный шведский астрофизик, основоположник магнитной гидродинамики Ханнес Алъфвен (р. 1908) выдвинул идею о том, что в передаче количества движения от звезд к планетам важную роль играет магнитное поле. В 1958 г. английский астрофизик Фред Хойл (р. 1915) выдвинул планетную космогоническую гипотезу, в которой были использованы идеи Альфвена.

Хотя некоторые гипотезы о происхождении Солнзчной планетной системы, по-видимому, разделяются большинством астрономов (например, гипотезы о резком снижении момента количества движения звезды на определенном этапе ее развития; о возможности взаимосвязанности этого явления с возникновением планет; об участии магнитного поля в передаче момента количества движения от звезды к планетам; о последующем после возникновения разогреве планет за счет радиоактивного распада некоторых веществ внутри планеты^[336] и др.), тем не менее пока еще не существует достаточно убедительной гипотезы происхождения планетных систем. В существующих по этому вопросу гипотезах имеются противоречия и недостаточно ясные места.

Последним вопросом, который мы кратко рассмотрим в настоящем разделе книги будет: как возникла жизнь на Земле и на других планетах?

Читатель может возразить: как можно обсуждать вопрос о происхождении жизни на других планетах, когда отсутствуют вполне определенные данные о существовании других планетных систем, кроме нашей Солнечной системы, а Земля является, по всем данным, единственной планетой Солнечной системы, на которой существует жизнь?

Действительно, бесспорные данные о существовании других планетных систем пока отсутствуют. Тем не менее большинство астрономов считают, что, по всей вероятности, другие планетные системы существуют, что Солнечная система не является единственной не только во Вселенной, но и в нашей Галактике. Более того, можно думать, что в нашей Галактике, в которую входит приблизительно 150 млрд, звезд, имеется порядка 1 млрд, планетных систем. А раз имеются другие планетные системы, то возможно и существование жизни на них (или на некоторых из них).

Появление и развитие жизни на планете требует известных условий, среди которых наиболее важным, но всей вероятности, является приемлемая и стабильно существующая температура среды. Из этого следует, что орбита планеты не должна находиться ни слишком близко к центральной звезде системы, ни слишком далеко от нее. Наша Земля как раз движется на такого рода орбите, в то время как Меркурий, например, находящийся ближе всех других планет к Солнцу, имеет на поверхности слишком высокую температуру (свыше 300 °C), а на Уране, Нептуне и Плутоне, движущихся по самым далеким от Солнца орбитам, наоборот, температура поверхности для возникновения жизни слишком низкая (приблизительно —200 °C).

Конечно, кроме температуры поверхности планеты, существуют и другие условия, способствующие возникновению жизни, в частности наличие на планете сложных молекул, которые вступают в различные реакции. Впрочем, это тоже в большой мере зависит от температуры и ее стабильности.

Возникновение жизни на Земле произошло в тот период времени, когда физико-химические условия на поверхности нашей планеты благоприятствовали этому. Сначала появились простейшие организмы. В процессе их развития они становились все более сложными. Наконец, появилось мыслящее существо — человек. Процесс эволюции живого мира относится к биологии, и мы еще к нему вернемся.

Химия

К настоящему времени химия — наука, рассматривающая в основном превращения веществ и, следовательно, изучающая элементы (простейшие вещества, образуемые одинаковыми атомами) и сложные вещества, состоящие из молекул (сочетаний различных атомов), — настолько развилась, а химическая промышленность стала такой огромной и многообразной, что основы химии трудно уместить даже в самостоятельной большой книге^[337]. В настоящей книге необходимо основные этапы развития химии изложить в кратком разделе.

Выше уже говорилось о возникновении химии как самостоятельной науки. Говорилось об одном из основоположников современной химии — французском ученом Лавуазье, определившем роль кислорода в процессах горения и дыхания, основателе термохимии, введшем в химию количественные методы анализа. Говорилось также о великом русском ученом Ломоносове, установившем неизменность количества вещества в процессе горения (закон сохранения массы), и о некоторых других крупных ученых (Бойле, Дж. Дальтоне, Авогадро, Берцелиусе, Бергмане) и их роли в создании химии и ее развитии.

Поэтому в этом разделе книги отправной точкой развития химии взято открытие великим русским ученым-химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834–1907) периодического закона химических элементов, носящего его имя.

Кратко о жизни и деятельности Д. И. Менделеева. Он родился в Сибири (г. Тобольск), в семье директора гимназии. В 1855 г. окончил физико-математический факультет Главного педагогического института в Петербурге. Вел педагогическую работу (читал лекции по химии) в Петербургском университете, в 1856 г. защитил диссертацию и получил ученую степень магистра. В период 1859–1861 гг. находился в старейшем германском университете в г. Гейдельберге, работал в лаборатории, познакомился с находившимся там в это же время будущим известным ученым-химиком (и еще более известным в качестве выдающегося композитора) Александром Порфиръевичем Бородиным (1833–1887) и создавшим позднее русскую физиологическую школу Иваном Михайловичем Сеченовым (1829–1905), с которыми у Менделеева установились дружеские отношения. В 1861 г. Менделеев закончил работу над ставшим впоследствии широко известным учебником «Органическая химия». Возвратившись в Россию, Менделеев стал профессором Петербургского университета, а в 1865 г. защитил докторскую диссертацию.

В 1869–1871 гг. Менделеев написал капитальный двухтомный труд «Основы химии», вышедший только в нашей стране тринадцатью изданиями. В этом труде Менделеев изложил периодический закон элементов — свое наивысшее научное достижение.

Менделеев был не только известным ученым и педагогом, но и прогрессивным общественным деятелем. Он поддерживал борьбу студентов университета за предоставление университету большей самостоятельности и прав, за отмену полицейских функций инспекции университета.

Требования студентов не были удовлетворены, и Менделеев в знак протеста покинул университет. В 1876 г. Менделеев был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук. Но в 1880 г., несмотря на большие к тому времени заслуги Менделеева перед наукой, он не был избран действительным членом академии, что вызвало возмущение общественности как в России, так и за рубежом, справедливо усмотревшей в этом отмщение за передовые взгляды Менделеева.

В 1893 г. Менделеев был назначен ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов и работал там до конца жизни. Теперь эта организация называется Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева.

В жизни Менделеева всегда очень много значили эксперимент и тесная связь научных исследований с практикой, с производством. Так, например, в 1887 г., в возрасте 53 лет, Менделеев для наблюдения затмения Солнца поднимался один на воздушном шаре. Менделеев проявлял большой интерес к развитию нефтяной промышленности. Он часто посещал нефтяные промыслы в Баку, бывал в Донбассе, на Урале, на Кавказе. Большой интерес Менделеев проявлял к развитию сельского хозяйства, особенно к орошению земель на Нижней Волге, к внесению минеральных и органических удобрений.

Самым крупным научным достижением Менделеева было открытие периодического закона элементов и создание периодической системы (таблицы) элементов, носящей теперь его имя (с. 413).

Еще до открытия Менделеева были сделаны попытки классификации элементов. Так, в 1811 г. Берцелиус разделил все элементы на металлы и неметаллы (металлоиды). Металлы — элементы, которые в твердом и жидком состоянии непрозрачны, обладают особенным металлическим блеском, высокой тепло- и электропроводностью, соединяясь с кислородом образуют окислы, называемые основными, а соединяясь с водой — гидраты. Металлоиды — элементы, не обладающие названными свойствами металлов. Они легко соединяются с водородом, образуя прочные газообразные (как правило) соединения. Кроме Берцелиуса, классификацией элементов занимались немецкий химик Деберейнер, французский химик, один из основателей органической химии, Дюма^[338] и некоторые другие ученые.

Однако только в 1869 г, Менделеевым был открыт периодический закон элементов, на основе которого была создана периодическая система элементов. В своей книге «Основы химии» Менделеев писал: «У элементов есть точное измеримое и никакому сомнению не подлежащее то свойство, которое выражается в их атомном весе. Величина его показывает относительную массу атома или, если избежать понятия об атоме, величина его показывает отношение между массами, составляющими химические самостоятельные индивидуумы или элементы. А по смыслу всех точных сведений об явлениях природы масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находиться в зависимости все остальные свойства, потому что все они определяются подобными же условиями или такими яке силами, какие действуют в весе тела; он же прямо пропорционален массе вещества. Поэтому блинке или естественнее всего искать зависимости между свойствами и сходством элементов, с одной стороны, и атомными их весами — с другой»^[339].

Оказалось, как установил Менделеев, химические свойства элементов изменяются не непрерывно с ростом атомного веса, а периодически. Другими словами, способность элементов к химическому взаимодействию, их валентность, не увеличивается плавно с ростом атомного веса, от каждого предыдущего элемента к последующему, а после некоторого увеличения снижается, потом снова растет и так далее. Менделеев в «Основах химии» написал об этом так: «Свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию) от величины атомных весов элементов»^[340].

Составляя периодическую систему элементов, Менделеев расположил их по горизонталям (периоды) в порядке увеличения атомного веса, причем так, чтобы элементы с близкими свойствами оказались в одном вертикальном столбце. Таким образом, горизонтальные строки — это периоды, а вертикальные столбцы — группы элементов, обладающих близкими свойствами. Получилось 8 групп и 12 периодов. Общее число открытых элементов составляло тогда (в 1871 г.) 63.

Мы не будем говорить здесь более подробно о таблице, составленной непосредственно Менделеевым. С тех пор прошло более 110 лет, число известных элементов возросло с 63 до 107; учение о строении атома, как известно читателю, продвинулось далеко вперед. Рассмотрим лучше несколько подробнее современную периодическую систему элементов Д. И. Менделеева.

Однако, прежде чем перейти к этому, рассмотрим еще один важный вопрос. Менделеев на основании периодической системы элементов высказал предположение о существовании некоторых, еще неизвестных тогда элементов — не все места в таблице Менделеева были заняты. Предвидение Менделеева оказалось правильным. В 1875 г. П. Лекеком де Буабодраном был открыт новый элемент — серебристый легкоплавкий металл, названный впоследствии галлием (Ga), существование и свойства которого были предсказаны Менделеевым под наименованием экаалюминия. В 1879 г. Л. Нильсон открыл новый элемент-металл скандий (Sc), на существование и свойства которого также ранее указывал Менделеев, именуя его экабором. В 1886 г. К. Винклер открыл новый элемент, используемый теперь в качестве полупроводника, — германий (Ge), названный так в честь родины Винклера; предвидя существование этого элемента, Менделеев именовал его экасилиций. Менделеев правильно предугадал существование впоследствии открытых еще семи новых элементов: технеция (Tc), рения (Re), полония (Ро), астата (At), франция (Fr), радия (Ra), протактиния (Pa).

Не правда ли, это напоминает предсказание Ньютоном (на основе проделанных им расчетов) новой планеты: Нептун, действительно открытой Галле в 1846 г.? В обоих случаях это существенно укрепило признание новых законов: закона всемирного тяготения Ньютона и периодического закона химических элементов Менделеева.

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева разделена на группы и периоды элементов. Каждая группа разделяется на подгруппы: основную — а и побочную — b. Элементы одной и той же подгруппы имеют сходные химические свойства. Например, элементы подгруппы VIIa (галоиды) фтор (F), хлор (Сl), бром (Вr), йод (I) и астат (At) являются наиболее активными элементами среди металлоидов и поэтому очень редко встречаются в свободном состоянии. Все галоиды по отношению к водороду одновалентны и, соединяясь с ним, дают газообразные вещества типа PH. Что касается водорода (Н), то его место в периодической системе неоднозначно: он обладает свойствами, общими как с щелочными металлами (подгруппа Ia), так и с галоидами (подгруппа VIIa).

Горизонтальные строки, тоже как и раньше, означают периоды элементов. Все семь периодов (исключая первый) начинаются щелочным металлом в левой части таблицы и завершаются инертным газом в правой части.

Необходимо отметить, что до тех пор, пока теория строения атома не получила должного развития, объяснить физический смысл периодической системы элементов было невозможно. Она составлялась скорее путем обобщения опытных данных, сделанного талантливым ученым, нежели путем достижений теории. Периодический закон элементов не имел научного объяснения.

Решающим моментом в раскрытии физического смысла периодической системы элементов были уже известные читателю работы Э. Резерфорда и Н. Бора, далеко продвинувшие теорию строения атома. Стало ясно, что главной характеристикой каждого элемента в периодической системе является не атомный вес, а номер элемента z, представляющий собой не что иное, как величину заряда ядра этого элемента. Поэтому в приведенном современном варианте периодической системы элементов самой крупной цифрой указывается порядковый номер данного элемента z, от первого (водород Н) до сто седьмого.

Цифрами меньшего размера указаны относительные атомные массы элементов. Поскольку элементы имеют изотопы, т. е. разновидности одного и того же элемента, отличающиеся массой атомов, образующейся за счет различного числа нейтронов в ядре атома (так как у различных изотопов одного и того же элемента заряд ядра z, а следовательно, и число электронов в оболочке атома остается неизменным, то химические свойства изотопов одного и того же элемента одинаковы), то массовые числа атомов являются дробными. Если массовое число атома дается целым, взятым в квадратные скобки, то это значит, что приведено значение массы атома превалирующего радиоактивного изотопа.

Из общего числа элементов таблицы все трансурановые элементы (z = 93—106), а также элементы с z = 43 (технеций Тс), 61 (прометий Рm), 85 (астат Аt), 87 (франций Fr), получены в ядерных реакциях искусственно, па Земле большая часть из них не найдена, за исключением технеция (Тс), прометия (Рm), франция (Fr) и нептуния (Np), обнаруженных в очень малых количествах. Американские химики в честь Менделеева назвали открытый ими трансурановый элемент z = 101 менделевий.

Цифры и буквы, написанные мелким шрифтом, например в клетке железа (Зd⁶4s²) указывают на характер распределения электронов по застраивающимся и ближайшим подоболочкам. Мы не будем сколько-нибудь подробно останавливаться на этом вопросе. Заметим только, что расположение электронов относительно ядра атома имеет ¡решающее значение для химических свойств, химической активности элемента, так как химическая реакция происходит главным образом вследствие изменения орбит внешних электронов и молекулы могут иметь (говоря языком планетарной модели атома Резерфорда) «общие» внешние электроны, орбиты которых проходят вокруг двух или большего числа ядер атомов элементов, образующих молекулу.

Последние две горизонтальные строки периодической системы элементов — лантаноиды и актиноиды. Лантаноиды представляют собой семейство, состоящее из 14 химических элементов, очень близких как по своим химическим, так и по физическим свойствам, Все они входят в число редкоземельных элементов (редкоземельных металлов). Их атомные номера z = 58–71. Они имеют весьма близкое строение электронных оболочек, химически активны, входят в побочную подгруппу III группы периодической системы элементов Менделеева.

Актиноиды — семейство радиоактивных металлов, состоящее также из 14 элементов с атомными номерами z = 90 — 103, близки между собой по строению электронных оболочек ядер атомов. Как и лантаноиды, они входят в побочную подгруппу III группы таблицы элементов. Все изотопы актиноидов обладают радиоактивностью и в своем большинстве получены искусственным путем — в результате ядерных реакций. Все актиноиды, расположенные в таблице вслед за ураном, носят название трансурановых элементов.

Каково же значение периодической системы элементов и роли Менделеева в ее создании?

Периодическая система химических элементов имела и имеет огромное значение в развитии не только химии, но и естествознания в целом. Закономерности периодической системы содействовали разработке теории строения атомов, а эта последняя решающим образом помогла создать периодическую систему в ее современном виде. Периодическая система элементов помогает решению многих задач химии, таких, например, как синтез веществ с заранее заданными свойствами или разработка новых полупроводниковых материалов и различных катализаторов.

Великий русский ученый Д. И.Менделеев открыл один из фундаментальных законов природы — периодический закон элементов, на основании которого им была построена периодическая система элементов. Закон и система носят имя Менделеева. Естественно, что периодическая система элементов за последующие годы получила дальнейшее развитие. Было, как уже говорилось, установлено, что основной величиной для каждого элемента системы Менделеева является порядковый номер, значение которого есть электрический заряд ядра атома элемента. Имя Д. И. Менделеева вошло в историю науки.

Л. Полинг и П. Полинг в книге «Химия» пишут: «Химию можно рассматривать в двух аспектах, выделяя описательную химию — открытие химических фактов и их описание — и теоретическую химию — разработку теорий, позволяющих после проверки установленных фактов обобщить их и представить в виде определенной системы^[341].

Нельзя глубоко постигнуть химию, просто изучив химические теории. Даже если студент выучит все известные теории, он не будет знать эту науку, поскольку большая часть химии (многие специфические свойства отдельных веществ) пока еще полностью не обобщена химическими теориями»^[342].

Следуя путем, указанным Л. Полингом и П. Полингом, мы приведем несколько примеров как теоретического, так и практического развития химии.

В 1840 г. известным химиком, жившим и работавшим в России, Германом Ивановичем Гессом (1802–1850) был открыт закон, носящий теперь его имя. Закон Гесса — основной закон термохимии — может быть сформулирован так: тепловой эффект химических реакций при отсутствии работы внешних сил определяется только начальным и конечным составом участвовавших в реакции веществ и не зависит от «пути следования» химического процесса.

К сказанному необходимо дать некоторые пояснения. Во-первых, при прохождении химических реакций либо выделяется, либо поглощается тепло. Реакции, протекающие с выделением тепла, называются экзотермическими. К ним относятся, в частности, реакции сжигания любого органического топлива: продуктов переработки нефти, природного или промышленного газа, угля, сланцев, дров и т. д. Собственно, именно ради получения тепла топливо и сжигается. Реакции, протекающие с поглощением тепла, называются эндотермическими. Во-вторых, из закона Гесса следует, что если бы мы провели кольцевую реакцию, т. е. в результате ряда химических превращений мы в конце концов получили бы исходные вещества, то суммарный тепловой эффект оказался бы равным нулю. В-третьих, если бы в реакции участвовало вещество, влияющее на скорость протекания реакции (катализаторы, увеличивающие скорость реакции, или ингибиторы, уменьшающие скорость реакции), то на суммарный тепловой эффект это не повлияло бы, так как катализаторы и ингибиторы, по крайней мере теоретически, в конце концов в реакции не участвуют.

В качестве второго примера возьмем закон действующих масс, установленный в 1864–1867 гг. норвежскими учеными К. Т. Гульдбергом (1836–1902) и П. Вааге (1833–1900). Закон действующих масс может быть сформулирован так: скорость химической реакции, протекающей при постоянной температуре, пропорциональна концентрациям исходных веществ в степенях, равных их стехиометрическим числам, и обратно пропорциональна концентрациям продуктов реакции в степенях, равных их стехиометрическим числам.

Если рассматривать химическую реакцию

где А₁, А₂…— исходные вещества, v₁, v₂ и т. д, — их стехиометрические числа, и т. д. — продукты реакции, vi', v2' и т. д. — их стехиометрические числа А₁´ А₂´, W — скорость протекания реакции слева направо, W' — справа налево, то видно, что реакция имеет динамический характер: она всегда течет в обоих направлениях. Скорости W и W' становятся равными тогда, когда устанавливается химическое равновесие, т. е. состав реагирующей смеси остается неизменным. Но даже и в этом случае реакция продолжает протекать, но таким образом, что состав реагирующей смеси остается постоянным, т. е. достигается химическое равновесие. Величина

называется константой равновесия^[343]. Ее значение для данной реакции определяется составом реагентов и параметрами состояния, особенно температурой. Не следует думать, что химическое равновесие устанавливается приблизительно «в середине», при более или менее равном количестве всех реагентов. Наоборот, в большинстве случаев реакция сильно «сдвинута» в одну из сторон. Закон действующих масс имеет большое значение для практики.

Приведем теперь примеры достижений химии в практике. Здесь такой большой выбор, что трудно решить, на чем остановиться.

Большие успехи достигнуты, особенно за последние десятилетия, в органической химии. Очень много сделано в области полимеров, представляющих собой основу для получения пластических масс, синтетических волокон, каучука и других очень нужных материалов.

Известный советский ученый физик и химик Николай Николаевич Семенов (р. 1896) пишет о том, что представляют собой полимеры, так: «Полимеры — это гигантские химические молекулы, образуемые в результате последовательного химического присоединения друг к другу тысяч и десятков тысяч простых молекул, так называемых мономеров. В вытянутом состоянии такого рода гигантские молекулы представляют собой как бы гибкие нити, поперечники которых равны поперечнику мономера, а протяженность их в тысячи раз превосходит длину мономера. Звенья полимерной цепи связаны между собой очень прочными химическими силами. Поэтому полимерные материалы оказываются исключительно прочными. Максимальная прочность их реализуется в том случае, когда все нити располагаются параллельно друг другу, обеспечивая равномерное распределение нагрузки. Одним из важнейших свойств полимеров является возможность легкой реализации их максимальной прочности путем вытягивания материала в нити, как это делается, например, в производстве искусственного волокна.

Данные молекулы полимеров связаны между собой силами притяжения, которые тем больше, чем больше длина молекулы. По этой причине полимеры являются твердыми прочными телами, в то время как мономеры представляют собой при обычных температурах газы или жидкости»^[344].

Огромное развитие химии, именуемое иногда химизацией народного хозяйства, нашло свое выражение в быстром росте полимерной промышленности, продукция (полимерные материалы) которой находит широкое применение в машиностроении в качестве конструкционных материалов, успешно заменяющих (в пределах известных ограничений, конечно, например высокой температуры) сталь и цветные металлы; в ускоренном развитии промышленности, производящей минеральные удобрения и другие нужные сельскому хозяйству продукты; в строительстве, где полимерные материалы успешно используются как строительные материалы; в изготовлении одежды (особенно в виде волокон) и еще для многих других изделий. Этот перечень развития различных направлений химической промышленности можно было бы продолжить.

Биология

Биологией называется совокупность наук о живой природе. За последние десятилетия в биологии широко применяются понятия и методы физики и химии. Поэтому, наряду с такими «чистыми» биологическими науками, как ботаника — наука о растениях, зоология — наука о животных, микробиология — наука о микроорганизмах, генетика — наука о законах наследственности и изменчивости организмов, в систему наук, в целом составляющих биологию, вошли биофизика, биохимия, молекулярная биология.

Поскольку объектом изучения биологии является живая природа, естественно возникает вопрос: что следует понимать под словом «жизнь»? Общим ответом на этот вопрос является: жизнь есть одна из форм существования материи. Но появляется второй вопрос: в чем особенности этой формы существования материи? На этот вопрос, по-видимому, нельзя дать столь же короткий ответ, как на предыдущий, — жизнь характеризуется рядом важнейших признаков. Живой организм должен быть способен к обмену веществ (метаболизму), т. е. быть в состоянии усваивать извне определенные вещества (например, пищу, кислород), подвергать их химической переработке, выделять вовне ненужные ему продукты. Он должен быть также способен к воспроизводству себе подобных, причем так, чтобы в данном воспроизводстве сохранялся биологический вид. Живой организм также должен быть в состоянии регулировать свои функции, приспосабливая их к изменениям среды, различным видам движения и к другим условиям.

Но не всегда легко определить применительно к некоторым объектам, можно ли их отнести к живым организмам или пет. Речь идет, например, о вирусах — мельчайших неклеточных частицах, состоящих из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК)^[345] и белковой оболочки, способных вызывать болезни у растений, животных и человека (например, оспу, корь, грипп, полиомиелит, чуму рогатого скота и птиц, бешенство и др.).

Л. Полинг и П. Полинг по этому поводу пишут: «Чтобы показать, как трудно определить, что такое живой организм, рассмотрим простейшие виды материи, которая считается живой. Примером могут служить вирусы растений, например вирус кустистой карликовости томата… Эти вирусы в соответствующих условиях обладают способностью самовоспроизведения. Отдельная частица (индивидуальный организм) вируса кустистой карликовости томата, оказавшись на листе растения, может вызвать превращение значительной части вещества, составляющего клетки данного листа, в точно такие же, как и она сама, вирусные частицы. Эта способность к самовоспроизведению представляется, однако, единственной характерной чертой живого организма, которой обладает данный вирус. После того как вирусные частицы образовались, они не растут, не нуждаются в питательной среде и уже не участвуют в процессах обмена веществ. Насколько можно судить на основании данных, полученных при помощи электронной микроскопии и других методов исследования, отдельные частицы данного вируса совершенно идентичны между собой; со временем они не изменяются — явление старения для них не наблюдается. Вирусные частицы не способны передвигаться и, по-видимому, не обладают свойством реагировать на внешние раздражители так, как это делают более сложные живые организмы. Однако, как уже сказано, они обладают свойством самовоспроизведения.

Можно ли на основании рассмотренных фактов сказать, что вирус является живым организмом? В настоящее время наука не дает ответа на этот вопрос — фактически же такой вопрос вообще не может считаться научным, он просто сводится к определению понятия жизни»^[346].

Говоря о живых организмах, необходимо отметить, что все они состоят из клеток. Известные сегодня клетки очень разнообразны. Например, их размеры, как правило, колеблются от 1 мкм (10^-6 м) до 1 м. Существуют одноклеточные организмы, например бактерии. И наоборот, многие состоят из очень большого числа клеток. Например, организм человека состоит приблизительно из 500 000 миллиардов (5·10¹⁴) клеток. Клетки имеют очень топкую клеточную мембрану, так называемую цитоплазму и ядро. Клеточная (плазматическая) мембрана участвует в регуляции обмена веществ между клеткой и средой, цитоплазма — внеядерная часть белка клетки, ядро — часть клетки, управляющая синтезом белка.

Как по своему строению и размерам, так и по исполняемым функциям клетки также очень разнообразны. Их разделяют, в частности, на клетки, составляющие тело (соматические), и клетки, служащие для размножения. В организме человека среди огромного числа клеток существуют клетки мышц, стенок кровеносных сосудов, соединительных тканей, нервов (некоторые из них имеют длину около 1 м, например клетка, соединяющая концы пальцев ног со спинным мозгом), кожи. Красные тельца крови — эритроциты также являются клетками; их в организме человека имеется около 25 млрд. (25·10⁹).

В состав организма человека входят также кости, образованные костеобразующими клетками и состоящие из фосфата кальция, а также из белка коллагена. В теле человека имеется жидкость: кровь (около пяти литров), лимфа, обеспечивающая обмен веществ между кровью и тканями организма, и др.

Белки являются основной частью организма всех растений и животных, в том числе и человека. В состав белков входят аминокислоты. Растения и большинство микроорганизмов сами синтезируют их в своем организме. Что касается животных и человека, то они не могут синтезировать 20 аминокислот из примерно 150. Поэтому эти 20 аминокислот называются незаменимыми и животные должны получать их с пищей.

Для жизнедеятельности человека особенно важными являются 9 незаменимых аминокислот. Все остальные необходимые организму человека аминокислоты могут вырабатываться самим организмом. Очень важным ингредиентом пищи является белок казеин — основной белок молока. Из казеина (из молока) организм человека может получать все необходимые ему незаменимые аминокислоты.

Большое значение для деятельности живого организма имеют ферменты — катализаторы химических реакций, протекающих в организме. В 1857 г. основоположник современной микробиологии и иммунологии, известный французский ученый Луи Пастер (1822–1895) отверг теорию «самозарождения» микроорганизмов, изучил процесс брожения, играющий огромную роль в круговороте веществ в природе и в жизнедеятельности микробов. Пастер занимался инфекционными заболеваниями и достиг большого успеха в их лечении и профилактике. Было установлено, что ферменты (их называют также энзимами), присутствующие во всех живых клетках, представляют собой белки (очень большие молекулы), могущие существовать в кристаллической форме, чаще всего образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов.

Для нормальной жизнедеятельности живых организмов требуется в небольших количествах еще один вид органических соединений — витамины, участвующие в обмене веществ. Большинство витаминов человек получает с пищей, некоторые образуются в организме.

В настоящей книге уже говорилось о некоторых выдающихся ученых-биологах и проделанных ими важных исследованиях. Очень кратко напомним о них читателю, чтобы легче было следовать дальше. В XVII в. Гарвей сделал чрезвычайно важное (особенно для медицины) открытие — изучил и описал систему кровообращения у животных и человека.

В XVIII в. были достигнуты по крайней мере два очень крупных результата. Обширную классификацию растений и животных разработал Линней. Его система является бинарной: первое латинское слово означает род, к которому принадлежит, например, данное животное, а второе — видовое название. К этим словам может быть добавлена фамилия (в сокращенном виде) лица, открывшего и описавшего этот организм. Если желательно указать пол организма, то ставится знак планеты Марс (♂) для самца или знак планеты Венера (♀) для самки. Так, человек, мужчина, по Линнею, имеет научное обозначение: Homo Sapiens L♂ где L — первая буква фамилии Линнея. Линней не признавал эволюции в растительном и животном царстве. Он считал, что растения и животные неизменны с тех пор, как они появились на Земле.

Второй биологической проблемой, получившей ясное толкование в XVIII в., была проблема дыхания, рассмотренная как совокупность процессов поступления в организм кислорода и удаления углекислого газа, использования клетками и тканями кислорода для окисления органических веществ и освобождения энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. Здесь трудно назвать одну фамилию, правильнее будет назвать группу ученых, сделавших особенно много для решения проблемы дыхания. Среди них — А. Лавуазье, Дж. Пристли, П. Лаплас, А. Сеген.

Из биологов XIX в. мы успели ранее назвать Ламарка, отстаивавшего теорию эволюции живой природы, но не вскрывшего действительных причин этого процесса.

Конечно, приведенные нами фамилии ученых-биологов XVII–XVIII вв. далеко не исчерпывают имена тех, кто внес свой вклад в развитие биологии. Что касается XIX в., то главное еще впереди.

Оставшиеся страницы настоящего раздела будут посвящены двум важнейшим, тесно связанным между собой проблемам: эволюции растительного и животного мира и вопросам наследственности и изменчивости. Мы постараемся рассмотреть развитие этих проблем от великого, ученого Чарлза Дарвина и основоположника учения о наследственности Грегора Менделя вплоть до наших дней.

Всемирно известный ученый, англичанин Чарлз Роберт Дарвин (1809–1882) родился в Англии в небольшом городке близ Лондона — Шрусбери, в семье врача. Сам Дарвин о своей биографии сказал так: «Я учился, потом совершил кругосветное путешествие, а потом снова учился: вот моя автобиография»^[347]. Конечно, об этом же можно рассказать несколько подробнее. По-видимому, Дарвин, вопреки даваемой ему часто характеристике очень серьезного и даже холодного человека, был живым и остроумным.

Интерес к ботанике и зоологии, а также к химии появился у Дарвина в детские годы, однако судьба распорядилась иначе: сначала он учился в Кембриджском университете по специальности врача, а затем, не чувствуя к врачебной деятельности никакого влечения, под давлением отца перешел на богословский факультет того же университета. В 1831 г. Дарвин окончил Кембриджский университет, получил звание бакалавра, оставалось только пройти посвящение в сан священника.

Но в это время друг Дарвина по Кембриджу, профессор биологии Геисло, получив согласие Дарвина, рекомендовал его в качестве натуралиста на корабль «Бигль»^[348], который под командованием капитана Фриц-Роя должен был совершить кругосветное плавание, главным образом в географических целях.

Дарвин согласился. Это был, может быть, главный поворотный пункт в его жизни. Путешествие длилось с 1831 по 1836 г. Оно прекрасно описано в книге Дарвина «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле „Бигль“»^[349]. Б настоящей книге нет возможности сколько-нибудь подробно останавливаться на этом интересном путешествии. Заметим только, что маршрут «Бигля», начавшийся в Девонпорте 27 декабря 1831 г., проходил через Атлантический океан вплоть до г. Байя, расположенного в Южном полушарии, на восточном берегу Бразилии. Здесь «Бигль» оставался до 12 марта 1832 г. Затем «Бигль» двигался па юг вдоль Атлантического побережья Бразилии. 26 июля 1832 г. экспедиция достигла столицы Уругвая г. Монтевидео и до мая 1834 г., т. е. почти два года, вела работы на восточном побережье Южной Америки. За это время два раза посещалась Огненная Земля, два раза экспедиция посещала Фолклендские (Мальвинские) острова. Дарвином были также совершены сухопутные экспедиции. 12 мая 1834 г. «Бигль» взял курс на юг, прошел через Магелланов пролив и в конце июня 1834 г. достиг западных берегов Южной Америки. У тихоокеанских берегов Южной Америки экспедиция находилась до сентября 1835 г., т. е. более года. За это время Дарвин совершил сухопутные экспедиции, в частности он сделал переход через Кордильеры. В сентябре 1835 г. «Бигль» покинул Южную Америку, взяв курс на Галапагосские острова. Вслед за тем экспедиция двигалась на юго-запад, достигла островов Товарищества, потом островов Дружбы и 20 декабря 1835 г. бросила якорь в бухте Айленде, у северного острова Новой Зеландии. Курс экспедиции лежал далее па Австралию, южное побережье которой было обойдено от г. Сиднея, через Тасманию, до залива Короля Георга в юго-западной части Австралии. Оттуда экспедиция направилась па северо-запад и достигла Кокосовых островов. Затем «Бигль» изменил курс, направившись на остров Маврикий, обогнул мыс Доброй Надежды, посетил остров Святой Елены, а 1 августа 1836 г. бросил якорь в Байе, завершив тем самым кругосветное плавание. В октябре 1836 г. «Бигль» возвратился в Англию.

Материал, который привез Дарвин из пятилетнего кругосветного путешествия, был огромен и разносторонен. Здесь были гербарии и коллекции, большое число различных записей и многое другое.

Когда же Дарвин пришел к выводу, что наблюдаемый нами мир растений и животных непостоянен, что он непрерывно эволюционирует и что эта эволюция происходит в результате изменчивости, наследственности и естественного отбора?

Трудно дать точный ответ на этот вопрос. С одной стороны, известно, что в 1836 г. Дарвин говорил: «Теперь наконец я овладел теорией, при помощи которой можно было работать, но я так сильно стремился избежать всякого предубеждения, что решил в течение некоторого времени не составлять в письменной форме даже самого краткого очерка ее»^[350].

С другой стороны, после возвращения Дарвина из кругосветного путешествия и до выхода в свет его книги «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранения благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» прошло 23 года. Между тем в 1839 г. вышел первый научный труд Дарвина — «Дневник изысканий», в 1842 г. им была опубликована работа о строении и распространении коралловых рифов, в которой Дарвин убедительно доказал, что основанием рифов являются не древние Потухшие вулканы, как думали раньше, а коралловые отложения, оказавшиеся под водой вследствие опускания дна моря. В 1842–1844 гг. Дарвин в «Очерках» опубликовал основы теории эволюции.

В 1858 г. на заседании Линнеевского общества были обсуждены работы Дарвина и Уоллеса об эволюции мира растений и животных (на этом заседании Дарвин не присутствовал). Вот что Дарвин написал о работе Уоллеса; «Никогда не видел я более поразительного совпадения; если бы Уоллес имел мой рукописный очерк, законченный в 1842 г., он не мог бы составить лучшего извлечения! Даже его термины повторяются в названиях глав моей книги… Я воображал, что обладаю слишком возвышенной душой, чтобы это могло меня задеть, но оказалось, что я ошибался и вот теперь наказан… Итак, вся моя оригинальность, какова бы она ни была, разлетится в прах, хотя моя книга, если она когда-нибудь будет иметь какое-либо значение, не обесценится, ибо весь труд заключается в применении моей теории»^[351].

Однако работа Уоллеса оказалась не только менее обоснованной, но содержала некоторые ошибки и неточности. Например, Уоллес считал, что работа с домашними животными, их селекция не может приниматься в расчет при рассмотрении вопросов естественного отбора, что, конечно, было неправильно. Впрочем, к чести Уоллеса надо сказать, что он не претендовал на приоритет и даже именовал себя дарвинистом.

После возвращения из кругосветного путешествия Дарвин переехал из Лондона в местечко Даун близ Лондона, в котором он купил небольшое поместье, где и жил до конца своих дней. Дарвин еще до переезда из Лондона женился, в его семье было много детей.

Итак, основной труд Дарвина — «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (коротко: «Происхождение видов») — вышел в свет в ноябре 1,859 г. В книге убедительно, с большим числом примеров изложены идеи автора, полностью опрокинувшие ранее существовавшие представления о неизменности растительных и животных форм жизни на Земле. Еще до выхода книги из печати Дарвин писал: «Я постепенно пришел к сознанию того, что Ветхий завет с его приписыванием богу чувства мстительного тирана заслуживает доверия не в большей мере, чем священные книги индусов или верования какого-нибудь дикаря… Так понемногу закрадывалось в мою душу неверие, и в конце концов я стал совершенно неверующим»^[352].

Пришло время в кратких словах сказать, в чем состоит главная идея Дарвина. Он считал, во-первых, что растительному и животному миру свойственна изменчивость., т. е. многообразие признаков и свойств у отдельных организмов и изменение этих признаков и свойств по разным причинам. Изменчивость, таким образом, является основой эволюции, первым звеном эволюции. Он считал, во-вторых, что наследственность есть фактор, посредством которого признаки и свойства организмов (в том числе и новые) могут передаваться последующим поколениям. И наконец, в-третьих, естественный отбор открывает дорогу тем организмам, которые наиболее приспособлены к условиям жизни, к внешней среде, и, наоборот, «отбрасывает в сторону» неприспособленные организмы.

Итак, три кита создают основу эволюции растительных и животных организмов на Земле: изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Материалистическая теория эволюции Дарвина, дарвинизм, была новым, революционным шагом вперед в развитии науки.

Ну, а что можно было бы ответить, если кто-нибудь задал бы такой вопрос: все ли предусмотрел и учел Дарвин в своей теории эволюции, внесены ли в нее впоследствии какие-либо изменения, уточнения, дополнения?

Мы ответили бы прежде всего, что сам вопрос является ненаучным. Не было и, без тени сомнения, можно сказать, никогда не будет такого положения, когда один «самый великий» ученый решил бы все вопросы в любой области науки (физике, химии, биологии, общественных и других науках). В противном случае наука превратилась бы в схоластику.

Действительно, и в той области науки, которой занимался Дарвин, были достигнуты новые успехи. Забегая немного вперед, скажем, что изменчивость теперь разделяют на две группы: мутации, представляющие собой передающуюся по наследству изменчивость, и изменчивость, возникающую под действием окружающей среды и по наследству не передающуюся. Об этом подробнее будет сказано несколько ниже.

Выход в свет книги Дарвина «Происхождение видов» был встречен с огромным интересом. Все 1250 экземпляров первого издания были проданы за один день. Второе издание — 3 тыс. экземпляров — также было мгновенно распродано.

Отзывы на книгу Дарвина «Происхождение видов» были очень многочисленны и разнообразны. Даже со стороны ученых отклики были очень различные. Многие из них с одобрением, а некоторые даже с восхищением приняли книгу Дарвина. Перед ним ставились различные вопросы. Например, задавался такой вопрос: если эволюция представляет собой процесс непрерывный, то почему исчезли с лица Земли многие промежуточные виды, в результате чего сегодняшняя картина растительного и животного мира на Земле является дискретной (от лат. discretus — разделенный, прерывный; прерывать; противопоставляется непрерывности)? Для Дарвина ответ на этот вопрос был ясен: далеко не для всех отсутствующих в настоящее время на Земле, промежуточных видов условия жизни были благоприятными. Эти промежуточные виды исчезли в результате естественного отбора, отсюда дискретность существующих видов флоры и фауны.

Ополчилась против Дарвина церковь, понимая, что его учение — одна из основ атеизма. Нападки на Дарвина со стороны церкви стали особенно ожесточенными после того, как в 1871 г. вышла в свет его книга «Происхождение человека и половой отбор» (коротко: «Происхождение человека»), в которой доказывается, что человек произошел от общего с обезьяной существа. Сам Дарвин, знакомясь с тем, что пишут служители церкви но поводу его книг «Происхождение видов» и «Происхождение человека», назвал свои книги — в шутку, конечно — «евангелием сатаны». Как это ни парадоксально, к голосу церкви присоединился известный немецкий врач Вирхов, По этому поводу можно только предполагать, что религиозные чувства Вирхова оказались сильнее научной логики.

Дарвин проявлял большой интерес и высоко ценил работы в области искусственного отбора, видел, что за сравнительно короткий срок селекционерам удавалось получать новые, нужные практике сорта растений и породы животных.

Передовые ученые России, в их числе К. А. Тимирязев (в то время молодой профессор сельскохозяйственной академии, носящей теперь его имя), А. Н. Бекетов, Н. А. Северцев, А. О. Ковалевский, В. О. Ковалевский и др. сразу же стали сторонниками дарвинизма. Дарвин был избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской Академии наук. К. А. Тимирязев в ответ на критику дарвинизма писал: «Вместо того чтобы оправдываться, защищаться, приходится задать один вопрос самому обвинителю, вопрос, сознаюсь, крайне невежливый, в благовоспитанном обществе даже нетерпимый, но, к сожалению, неизбежный почти всегда, когда приходится иметь дело с противниками и обличителями Дарвина, — это вопрос: читали ли вы эту книгу, которую так красноречиво обличаете?.. Потому что, если бы читали… вы бы, наконец, знали, что борьба за существование в применении к человеческому роду не значит ненависть и истребление, а, напротив, любовь и сохранение.

Как же объясняет Дарвин, что это начало борьбы становится в приложении к человеку началом, способствующим, а не препятствующим развитию нравственного чувства любви к ближнему? Очень просто: человек, говорит он, прежде всего существо социальное, стремящееся жить обществом, и эти-то социальные инстинкты, это чувство общественности становятся исходной точкой нравственности…»^[353].

Рис. 47. Относительное и абсолютное время и история Земли

Pz — палеозой: € — кембрий, О — ордовик, S — силур, D — девон, С — карбон, Р — пермь; Mz — мезозой: Т — триас, J — юра, К — мел; Kz— кайнозой: ♀ — N — третичный период: ♀₁ — палеоцен, ♀₂ — эоцен, ♀₃ — олигоцен, N₁ — миоцен, N₂ — плиоцен; Q — четвертичный период.

На рис. 47 представлена схема развития жизни на Земле, заимствованная из книги известных американских ученых Франка Пресса и Реймонда Сивера «Земля»^[354].

Теперь следует сказать несколько подробнее о генетике. Генетикой называется наука, предметом рассмотрения которой является наследственность и изменчивость организмов.

Но общему признанию, у истоков этой науки стоит широко известный теперь естествоиспытатель, ученый Грегор Мендель. Мы не случайно употребили слово теперь. Дело в том, что наблюдения Менделя, выполненные и опубликованные им приблизительно в 1856–1866 гг., оставались практически неизвестными вплоть до 1900 г. Именно с Менделя и его исследований мы начнем краткий «разговор» о генетике.

Грегор Иоганн Мендель (1822–1881) родился в крестьянской семье, в сел. Хейцендорф (Австро-Венгрия, ныне Гинчице, Чехословакия). С детских лет Мендель проявлял большой интерес к сельскому хозяйству, особенно к садоводству и пчеловодству. В этом немалое значение имело влияние его отца.

Главным стремлением Менделя в его юношеские годы была учительская деятельность. Но из-за болезни отца и, как следствие этого, бедности семьи Мендель вынужден был принять пострижение в монахи католического монастыря в Брюнне (теперь Брно). При этом у Менделя сохранилась возможность как проводить свои биологические опыты, наибольшего успеха в которых он достиг в 1856–1866 гг., так и готовиться к преподавательской работе. В 1847 г. Мендель был возведен в сан каноника и начал вести преподавательскую работу в гимназии г. Цнайме (теперь Зноймо) неподалеку от г. Брюгша и с еще большим усердием продолжал свои опытные работы с растениями.

В 1863 г. Мендель завершил опыты более чем с 30 сортами гороха. В конце 1866 г. результаты опытов были опубликованы в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей».

В 1868 г. Мендель был назначен настоятелем монастыря. После этого по разным причинам Мендель фактически прекратил работы по наследственности растений. Оп занимался, помимо своих основных обязанностей, пчеловодством и древонасаждением, но каких-либо материалов об этой его деятельности не сохранилось. Умер Мендель в 1884 г. никому не известным человеком. Только 16 лет отделяло его тогда от мировой известности и славы.

Рис. 48. Опыты Менделя с горохом.

В работе «Опыты над растительными гибридами» Мендель писал: «Поводом к постановке обсуждаемых здесь опытов послужили искусственные оплодотворения, произведенные у декоративных растений с целью получить новые разновидности по окраске. Поразительная закономерность, с которой всегда повторялись одни и те же гибридные формы при оплодотворении между двумя одинаковыми видами, дала толчок к дальнейшим опытам, задачей которых было проследить развитие гибридов в их потомках»^[355].

Методика опытов Менделя была основана на том, что скрещиваемые организмы (например два сорта гороха) отличались друг от друга одним или несколькими, передающимися по наследству свойствами (например, один сорт гороха имел гладкую поверхность семян, а другой — морщинистую).

Результаты опытов Менделя представлены на рис. 48. На этом рисунке P₁ и Р₂ — исходные формы гороха; Р₁, Р₂, Р₃, Р₄, — поколения гибридов; белым цветом обозначены семена гороха с гладкой поверхностью семян, черным — с морщинистой поверхностью. Из рисунка видно, что в гибридах первого поколения все зерна гороха имеют признак, свойственный первой исходной форме гороха, т. е. все зерна имеют гладкую поверхность. Это значит, что признак первой исходной формы гороха Р₁ является подавляющим, доминантным, а признак второй исходной формы гороха Р₂ — подавляемым, рецессивным.

Но самое интересное заключается в том, и это было опытным путем доказано Менделем, что в последующих поколениях гибридов (при самоопылении) снова проявляются оба признака: гладкая поверхность семян и морщинистая поверхность. Причем во втором поколении гибридов (F₂) в соотношении Р₁: Р₂ = 3: 1. В последующих поколениях гибридов F₃, F₄ доля семян гороха с рецессивным признаком Р₂ возрастает, т. е. дело идет к дальнейшему расщеплению свойств.

Мендель дал, как теперь можно судить, в принципе правильное объяснение своим опытам. Он предполагал, что отдельные частицы наследственного вещества (теперь их по предложению датского биолога Иогансена называют генами), от которых зависят определенные наследуемые признаки, имеют в организме известную самостоятельность. Самостоятельность этих частиц, невозможность их слияния между собой в процессе размножения является причиной расщепления.

Мендель считал, что в каждом организме (в ядре каждой клетки организма) имеется по две частицы наследственного вещества, определяющих какое-либо передающееся по наследству свойство. Гибриды между двумя сортами в процессе размножения получают от своих родителей по одной частице (от каждого) вещества, определяющего данный признак. Если обозначить буквой R доминантный признак одного из родителей, а рецессивный другого — буквой r, то в первом гибридном поколении все возможные сочетания будут одинаковы: Rr. А так как R — доминантный, а r — рецессивный признак, то все первое гибридное поколение будет обладать свойством Р₁. Во всех последующих самоопыляющихся гибридных поколениях возможны сочетания RR, Rr, rR и rr, причем первые три сочетания, т. е. те, где участвует доминантный признак R, будут иметь свойство R. Именно поэтому во втором гибридном поколении справедливо соотношение Р₁: Р₂ = 3: 1. В последующих гибридных поколениях расщепление продолжается.

К сожалению, как уже говорилось, прекрасные опыты Менделя и его глубокое толкование их результатов оставались практически неизвестными до 1900 г. Бывает в науке такая несправедливость.

А в целом необходимо отметить огромный прогресс биологии во второй половине XIX в.: создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие работы К. Бернара в области физиологии, основополагающие исследования Л. Пастера, Р. Коха и И. И. Мечникова в области микробиологии и иммунологии, работы И. М. Сеченова и И. И. Павлова в области высшей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, хотя и не получившие известности до начала XX в., но уже выполненные их выдающимся автором.

XX век является продолжением не менее интенсивного прогресса в биологии. В 1900 г. голландским ученым-биологом, одним из основателей учения об изменчивости и эволюции, X. де Фризом (1848–1935), немецким ученым-ботаником К. Э. Корренсом (1864–1933) и австрийским ученым Э. Чермак-Зейзенеггом (1871–1962) независимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установленные Менделем.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый еще Менделем, опыты по изучению закономерностей наследования потомками свойств и признаков родителей были значительно расширены. Было принято понятие ген, введенное, как уже говорилось, известным датским биологом Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857–1927) в 1909 г. и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу но наследству определенного признака,

Утвердилось понятие хромосомы как структурного элемента ядра клетки, содержащего дезоксирибонуклеиновую кислоту (коротко: ДНК) — высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков.

Читатель здесь вправе выразить неудовлетворение: только что было сказано, что ген является частицей наследственного материала, ответственной за передачу определенного наследственного признака, а теперь утверждается, что носитель наследственных признаков — ДНК. Что же в действительности несет в себе наследственные признаки (ген или ДНК) и как обеспечивается их передача потомству?

Ответить на этот вопрос теперь нетрудно. Впрочем, пе следует забывать, что хроника открытий не всегда совпадает с научной логикой объяснения предмета.

Дальнейшие исследования показали, что геи является определенной частью ДНК и действительно носителем только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК — носитель всей наследственной информации организма.

Развитию генетики способствовали в большой мере исследования известного американского биолога, одного из основоположников этой науки, Томаса Ханта Моргана (1866–1945), и его учеников, которым удалось определить расположение генов в хромосомах плодовой мушки дрозофилы (Drosophila), на которой они проводили опыты.

Важно отметить, что все клетки данного организма (в том числе, разумеется, и половые) имеют один и тот же набор генов, что сохраняет устойчивость организмов при размножении, а при делении клеток происходит также удвоение молекул ДНК.

Уже упоминавшийся выдающийся американский ученый Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности. Большинство растительных и животных организмов являются диплоидными^[356], т. е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом, однотипных хромосом от женского и мужского организмов. Хромосомная теория наследственности сделала более понятными явления расщепления в наследовании признаков.

Важным событием в развитии генетики стало открытие мутаций — возникающих внезапно изменений в наследственной системе организмов и потому могущих привести к устойчивому изменению свойств гибридов, передаваемых и далее по наследству. Своим возникновением мутации обязаны либо случайным в развитии организма событиям (их обычно называют естественными или спонтанными мутациями), либо искусственно вызываемым воздействиям (такие мутации часто именуют индуцированными). Все виды живых организмов (как растительных, так и животных) способны мутировать, т. е. давать мутации. Это явление — внезапное возникновение новых, передающихся по наследству свойств — известно в биологии давно. Однако систематическое изучение мутаций было начато уже известным читателю голландским ученым Хуго де Фризом, установившим и сам термин «мутации». Было обнаружено, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут быть вызваны воздействием некоторых химических веществ.

Следует отметить первооткрывателей всего того, что связано с мутациями. Советский ученый-микробиолог Георгий Адамович Надсон (1867–1940) вместе со своими коллегами и учениками установил в 1925 г. воздействие радиоизлучения на наследственную изменчивость у грибов. Известный американский генетик, один из основоположников радиационной генетики, Герман Джозеф Мёллер (1890–1967), работавший в течение 1933–1937 гг. в СССР, обнаружил в 1927 г. в опытах с дрозофилами сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем было установлено, что не только рентгеновское, но н любое ионизированное облучение вызывает мутации.

Советские ученые-генетики Максим Николаевич Мейсель (р. 1901), Владимир Владимирович Сахаров (1902–1969), Михаил Ефимович Лобашев (1907–1971) обнаружили в период 1928–1934 гг. мутагенное воздействие на организмы некоторых химических веществ. Эти работы были успешно продолжены советским учеиым-генетиком Иосифом Абрамовичем Рапопортом (р. 1912) и другими советскими и иностранными учеными.

Уместно теперь задать такой вопрос: нужно ли с учетом установленных законов генетики и особенно открытия мутаций вносить какие-либо уточнения или изменения в теорию эволюции Дарвина, и если нужно, то какие именно?

Мы слегка касались этого вопроса раньше, но теперь требуется дать на него обстоятельный ответ. Современная паука, во всяком случае большинство биологов, как думает автор настоящей книги, дали бы на этот вопрос следующий ответ. Да, конечно, требуется. Достижения генетики (и биологии в целом) за прошедшее после выхода в свет книги Дарвина «Происхождение видов» время так значительны, что было бы удивительно, если бы все это никак не повлияло на дарвиновскую теорию эволюции. Два фактора: изменчивость и наследственность, — которым Дарвин придавал большое значение, получили более глубокое толкование.

Изменчивость растительного или животного организма может быть достигнута двумя путями: либо непосредственным воздействием внешней среды, в результате которого наследственный аппарат организма не изменяется, либо посредством мутаций, характерных тем, что они вызывают изменения наследственного аппарата (генов, хромосом), и поэтому происходящие в этом случае изменения организма являются уже наследственными.

Итак, дальнейшее развитие биологии и входящей в нее составной частью генетики, во-первых, еще более укрепило дарвиновскую теорию эволюции живого мира и, во-вторых, дало более глубокое толкование (соответствующее достигнутым успехам в биологии) понятиям изменчивость и наследственность, а следовательно, всему процессу эволюцииживого мира. Более того, можно сказать, что успехи биологии выдвинули эту науку в ряды лидеров естествознания, причем наиболее поразительные ее достижения связаны с изучением процессов, происходящих на молекулярном уровне.

Прогресс в области изучения макромолекул до второй половины нашего века был сравнительно медленным, но благодаря, как уже говорилось, технике физических методов анализа скорость его резко возросла. На основе полученных данных о структуре вещества удалось воссоздать строение ряда белков и полипептидных гормонов, а также синтезировать некоторые менее сложные вещества. Химия белков, которая несколько лет назад казалась малообещающей областью, сегодня выдвинулась на передний край науки, а раскрытие структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) послужило началом интенсивных исследований в химии и биологии. Являясь носителем и передатчиком наследственных качеств и играя основную роль в синтезе клеточных белков, нуклеиновые кислоты образуют группы веществ, важность которых трудно переоценить.

Уже к началу 40-х годов в распоряжении ученых имелись надежные методы выделения и фракционирования биополимеров, в том числе метод фракционирования белков, предложенный А. Тизелиусом, и методы очистки нуклеиновых кислот, разработанные Е. Кей, А. Даунсом и др. Методы рентгеноструктурного анализа были разработаны в основном благодаря усилиям английских ученых, среди которых можно назвать Л. Брегга, У. Бергга, Д. Бернала и др. К этой группе принадлежит также и У. Астбери, который ввел в науку и сам термин «молекулярная биология» и провел основополагающие исследования белков и ДНК. Хотя в 40-е годы почти повсеместно господствовало мнение, что гены представляют собой особый тип белковых молекул, в 1944 г. О. Эвери, К. Маклеод и М. Маккарти показали, что генетические функции в клетке выполняет не белок, а ДНК. Установление генетической роли нуклеиновых кислот имело решающее значение для дальнейшего развития молекулярной биологии, причем было показано, что эта роль принадлежит не только ДНК, но и РНК (рибонуклеиновой кислоте). В 1956 г. Г. Шрамм (ФРГ) и X. Френкель-Конрат (США) независимо друг от друга выделили РНК из вируса табачной мозаики и показали, что при заражении табака этой РНК в нем происходит развитие вируса. Таким образом, было убедительно доказано, что РНК содержит всю необходимую информацию для синтеза вирусного белка. Год спустя Френкель-Конрат осуществил реконструкцию вируса табачной мозаики с помощью РНК и белка.

40-е годы ознаменовались коренным изменением взгляда на структуру нуклеиновых кислот; до этого предполагалось, что все кислоты построены из одинаковых тетрануклеотидных блоков и потому лишены специфичности. Отказ от этого представления произошел в результате детального исследования структуры нуклеиновых кислот, в которых первые крупные достижения принадлежали Д. Гуланду (Англия) и Э. Чаргаффу (США). Чаргаффу в 1949–1951 гг. удалось показать, что нуклеиновые кислоты обладают специфичностью, т. е. что кислоты, полученные из разных биологических источников, различаются по своему составу. Кроме того, Чаргафф установил важное правило относительно содержания пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК. Изучая различные ДНК, он открыл, что во всех ДНК независимо от происхождения количество пуринов (аденина и гуанина) равно количеству пиримндинов (цитозина и тимина), что является следствием равенства количества аденина и тимина (А = Т) и равенства количества гуанина и цитозина (Г — Ц), в то время как специфичность ДНК определяется величиной отношения А + Т/Г+Ц. Результаты, полученные Чаргаффом, создали предпосылку расшифровки молекулы ДЙК, которую произвели в 1953 г. Ф. Крик (Англия) и Д. Уотсон (США).

Уотсону и Крику удалось построить модель молекулы ДНК, напоминающую двойную спираль. Если эту спираль развернуть в плоскость, то полученная структура будет напоминать лестницу, у которой перекладины представляют собой пурино-пиримидиновые пары, а направляющие — чередование молекул сахара и фосфатных групп. Правила Чергаффа ограничили число возможных комбинаций пар оснований, поскольку аденин всегда должен соединяться с тимином, а гуанин — с цитозином. Таким образом, оказалось, что строение одной ветви молекулы ДНК целиком определяет строение другой ветви, поскольку последовательность оснований, примыкающих к одной из направляющих, однозначно определяет последовательность оснований, примыкающих к другой направляющей. Это важное свойство молекулы ДНК, названное комплементарностыо (дополнительностью), определяет генетическую функцию молекулы.

Для дальнейшего процесса становления молекулярной биологии большое значение имела работа по расшифровке механизмов репликации ДНК и транскрипции, Уотсон и Крик предположили, что репликация (воспроизведение) молекулы происходит следующим образом: двойная спираль раскручивается и составляющие ее нити расходятся, разделяясь в местах соединения оснований. Затем на каждой из нитей в соответствии с правилами комплементарности образуется новая молекула. В 1957 г. американский биохимик А. Кронберг провел биосинтез ДНК с помощью репликации, подтвердив тем самым гипотезу Крика и Уотсона. Для того чтобы осуществить этот процесс, Кроибергу понадобилось выделить фермент, катализирующий его. За открытие этого фермента — полимеразы — и синтез ДНК Кропберг в 1959 г. получил Нобелевскую премию по медицине (он разделил ее с С. Очоа, который провел биосинтез РНК).

Генетическая информация кодируется в ДНК с помощью четырех символов (оснований), располагающихся в определенной последовательности. Однако, поскольку существует 20 основных белковых аминокислот, следующей задачей было выяснить, каким образом запись на четырехбуквенном алфавите в ДНК переводится в запись на двадцатибуквенном алфавите в белках.

Решающий вклад в решение этой проблемы был сделан Г. А. Гамовым в 1954 г. Он предположил, что каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех нуклеотидов (нуклеотид представляет собой элементарный мономер ДНК, состоящий из сахара, фосфата и основания). Доказательство этого предположения было получено лишь в 1961 г. в результате работ Ф. Крика, Л. Барнета, С. Бреннера и Р. Баттс-Тобина (Великобритания), а также работ М. Нириберга и Дж. Маттеи (США).

М. Нирнберг и Дж. Маттеи, а также О. Очоа (США) в своих исследованиях проводили биосинтез белка в присутствии РНК-матрицы. Эти РНК были искусственно синтезированы, и их состав был известен; затем, меняя сочетания оснований в РНК и определяя вид аминокислот в получающемся белке, оказалось возможным установить, какие тройки нуклеотидов (кодоны) соответствуют данным аминокислотам. К середине 60-х годов был определен порядок оснований практически для всех кодонов; однако эти достижения стали возможными лишь после выяснения механизма синтеза белка.

Уже в 40-е годы рядом исследователей высказывалось мнение, что нуклеиновые кислоты (РНК) играют существенную роль в синтезе белка, поскольку в тканях с активным белковым синтезом наблюдалось увеличение содержания РНК. Это мнение полностью подтвердилось в работах последующего десятилетия. В это же время (50-е годы) было выдвинуто представление о двух видах РНК — информационной (или матричной) и транспортной. Представление об информационной РНК было высказано Ф. Криком, С. Шпигеяьманом, А. Н. Белозерским и др. и разработано Ф. Жакобом и Ж. Моно в 1961 г. В том же году было экспериментально доказано существование информационной РНК. Что касается транспортной РНК, то еще в 1954 г., Ф. Криком была выдвинута гипотеза, согласно которой должны существовать особые молекулы нуклеиновых кислот, выполняющие функцию перевода языка нуклеиновых кислот на язык белков. Спустя три года эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение.

К 1958 г. стало уже известно, что белковый синтез протекает в три основные стадии. Сначала аминокислота активируется ферментом, затем активированная кислота присоединяется к специфической транспортной РНК, и, наконец, аминокислота включается в белок, а РНК высвобождается.

В 60-е годы фундаментальная роль РНК в синтезе белка представлялась неоспоримой, и поэтому усилия исследователей сосредоточились на поисках методов фракционирования и определения нуклеотидной последовательности РНК. Выдающихся результатов на этом пути добился в 1965 г. американский биохимик Р. Холли, расшифровавший структуру аланиновой РНК из дрожжей. Холли разработал специальную методику, которая позволяла получать крупные фрагменты молекул РНК, в то время как другие исследователи умели получать только мелкие фрагменты. Это дало Холли возможность собрать из фрагментов всю молекулу целиком, соблюдая требуемую последовательность нуклеотидов. За эту работу Р. Холли получил в 1968 г. Нобелевскую премию по медицине. Разработанный им метод оказался чрезвычайно плодотворным — в последующие годы была расшифрована структура ряда РНК и создана предпосылка синтеза ДНК. Синтез гена — молекулы ДНК, кодирующей аланиновую РНК — был осуществлен Г. Кориной (США) в 1970 г. и явился завершением его 15-летних исследований по химическому синтезу олигонуклеотидов. В соответствии с последовательностью нук» леотидов в РНК, описанной Холли, Корана сначала синтезировал короткие фрагменты молекулы, которые с помощью специального фермента, ДНК-лигазы, соединял в более длинные участки. По такой же методике проводятся работы по синтезу других генов.

До самого последнего времени считалось, что перенос генетической информации может происходить только от ДНК к РНК. Однако в 1970 г. американские биохимики Д. Балтимор и Г. Темин доказали, что может происходить обратная транскрипция — синтез ДНК на РНК, причем был выделен соответствующий фермент — ревертаза.

В процессе осуществления синтеза белка важно было понять, какая часть клетки ответственна за этот процесс. В середине 50-х годов считалось, что областями синтеза являются фракции мелких гранул, которые в 1949 г. были названы микросомами. Позднее выяснилось, что синтез проходит в еще более мелких частицах мик-росом, названных в 1958 г. рибосомами. Классические исследования бактериальных рибосом были проведены А. Тисьером и Дж. Уотсоном в конце 50-х годов. Было показано, что рибосомы состоят из двух неравных частей, включающих различные белки, а в 60-е годы строение рибосом было уточнено — оказалось, что это система, состоящая из двух клубков нитей (тяжей), неравных но своим размерам.

К началу 60-х годов сложилось уже четкое понимание основных процессов передачи информации в клетке при синтезе белка. К понятию репликации прибавились понятия транскрипции и трансляции. При раздвоении молекулы ДНК последовательность ее оснований переводится в комплементарную последовательность оснований информационной РНК (РНК, как и ДНК построена с помощью четырех оснований, лишь вместо тимина в ней используется урацил — вещество, близкое ему по свойствам). Этот процесс передачи информации от гена к матричной РНК называется транскрипцией. Затем РНК перемещается из ядра в цитоплазму, где она соединяется с рибосомой — субмикроскопической структурой, в которой происходит белковый синтез. В рибосоме происходит считывание генетической информации, т. е. последовательность оснований, содержащихся в РНК, переводится в последовательность аминокислот. Этот процесс называется трансляцией. Аминокислоты захватываются небольшими участками транспортной РНК и переносятся в нужное место к информационной РНК, находящейся в рибосоме. Для каждой аминокислоты есть своя транспортная РНК, состоящая приблизительно из 80 нуклеотидов. Так как насчитывается 20 аминокислот, то существует и 20 транспортных РНК, каждая из которых соответствует кодону — тройке нуклеотидов в кодовой последовательности информационной (матричной) РНК. Когда все кодовые элементы информационной РНК соответствуют своим дополнительным элементам, аминокислоты располагаются в требуемом порядке, соединяясь через пептидные связи в цепь. Образовавшийся белок сходит с матрицы, и процесс повторяется.

В результате исследований, проведенных в 1936–1970 гг. рядом ученых, стало известно, что в процессе трансляции принимает участие множество разнообразных компонент, помимо рибосом, а сам процесс трансляции включает три стадии — инициацию, собственно трансляцию и терминацию. При наличии всех необходимых компонент, синтез белка может протекать и вне клетки, причем с помощью меченых атомов удалось показать, что белки синтезируются именно постадийно; начало синтеза приходится на свободные аминоокончания, а конец — на свободные карбоксильные группы в последней аминокислоте.

Наряду с изучением нуклеиновых кислот и процесса синтеза белка в молекулярной биологии большое значение с самого начала имели исследования структуры и свойств самих белков. Здесь следует отметить открытие Л. Полингом в 1940 г. дефектного гемоглобина S, выделенного из эритроцитов людей, страдающих наследственной болезнью — серповидной анемией. Полинг выдвинул предположение, что эта ненормальность имеет молекулярную природу, и его догадка была подтверждена в 1961 г., когда было обнаружено, что дефектный гемоглобин полностью аналогичен нормальному, за исключением того, что в его молекуле глутаминовая кислота заменена валином. Открытие Полинга, указавшее исключительную важность молекулярных представлений в биологии, в значительной степени обусловило расширение фронта исследований, и к настоящему времени определена структура многих белков.

В 1953 г. в результате десятилетних исследований Ф. Сенгер расшифровал аминокислотную последовательность инсулина, разработав для этого эффективный метод определения N-концевых аминокислотных остатков содержащих свободную аминогруппу, Этот метод оказался весьма плодотворным в процессе дальнейшего развития анализа белков, и в 1958 г. Сегнеру была присуждена Нобелевская премия но химии. Дальнейший прогресс аналитических методов был обусловлен созданием в 1957 г. автоматического анализатора аминокислот. Создатели анализатора — американские биохимики В. Стейн и С. Мур занялись с его помощью определением структуры рибонуклеазы, которая и была расшифрована в 1960 г, — она представляет собой полипептидную цепь из 124 аминокислотных остатков. За раскрытие строения рибонуклеазы В. Стейну и С. Муру была присуждена в 1972 г. Нобелевская премия по химии (совместно с К. Анфинсеном).

Рибонуклеаза была первым ферментом, строение которого было расшифровано, однако то, что ферменты имеют белковую природу, было известно еще с довоенных лет. В 1940 г. М. Куниц получил РНК в кристаллическом виде, особенно удобном для исследования рентгеноструктуриыми методами, а к концу 50-х годов химики располагали сотнями препаратов ферментов, полученных как в кристаллическом, так и в некристаллическом виде.

Мощное развитие аналитических методов в биохимии привело к расшифровке строения многих белков — к началу 60-х годов была определена аминокислотная последовательность белка вируса табачной мозаики, миоглобина, α- и β-цепей гемоглобина человека, а также ряда других белков.

Параллельно с расшифровкой аминокислотного состава белков проводились исследования их пространственной структуры. Среди важнейших достижений этого направления следует назвать теорию спирали, разработанную к 1951 г. Л. Полингом и Р. Кори. Согласно этой теории, полипептидная цепь белка не является плоской, а свернута в спираль, характеристики которой были также определены. Крупным достижением 50-х годов было определение пространственной структуры миоглобина (Дж. Кендрью) и гемоглобина (М. Перутц). Особенпо трудоемкой оказалось построение трехмерной модели гемоглобина — первые данные о структуре гемоглобина были получены Перутцем в 1937 г. За работы по определению пространственной структуры белков Кендрью и Перутцу была присуждена в 1962 г. Нобелевская премия но химии.

В начале 60-х годов на пути прогресса синтеза белков встретились серьезные трудности, связанные с тем, что выход конечного продукта был ничтожным. Путь резкого увеличения выхода конечного продукта (вплоть до 100 %) был указан работами американского биохимика Р. Меррифилда, который разработал метод синтеза белков на твердофазном носителе — в его методе растущая полипептидная цепь оставалась все время связанной с шариком полистирольной смолы, к которой присоединялась первая аминокислота. С помощью своего метода Меррифилду удалось синтезировать инсулин, а затем и рибонуклеазу, строение которой было к тому времени известно благодаря работам Стейна и Мура. Синтез рибо-нуклеазы проходил в 11931 этап, включавший 369 химических реакций — эти характеристики дают представление о сложности проблем, с которыми имеет дело современная молекулярная биология.

Как пишет известный советский биолог Ю. А. Овчинников, «наибольших успехов биологическая наука достигла в последние 20–25 лет, когда она сумела заглянуть внутрь живой клетки и понять биологические механизмы на уровне молекулярных взаимодействий»^[357]. Многие биологи считают, что особенно большое значение будет иметь генная инженерия, к достижениям которой уже теперь можно отнести создание новых микроорганизмов (бактерий и вирусов). Путем направленного изменения наследственного аппарата получены многие десятки микроорганизмов с заранее заданными свойствами.

В Советском Союзе проводится большая работа в области селекции, являющейся, с одной стороны, разделом агрономии и зоотехники, в котором рассматриваются методы создания новых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений и пород животных, а с другой стороны, отраслью сельского хозяйства. Широко известны имена селекционеров, достигших в своем деле больших успехов. К их числу относятся: И. В. Мичурин (1855–1935), создавший более 300 сортов плодово-ягодных культур, широко использовавший методы отдаленной гибридизации; П. П. Лукьяненко (1901–1973) и В. Н. Ремесло (1907–1983), сумевшие создать высокопродуктивные сорта пшеницы; В. II. Мамонтова (р. 1895) — один из создателей метода ступенчатой гибридизации яровой пшеницы и автор ценных сортов ее; М. И. Хаджинов (1899–1980), создавший высокоурожайные гибридные сорта кукурузы; В. С. Пустовойт (1886–1972), разработавший высокоэффективную систему селекции и семеноводства подсолнечника, и др.

Надо надеяться, что генетика будет в дальнейшем использоваться гораздо шире в селекционных сельскохозяйственных работах.

Энергетика

В заключение приведем три раздела, в которых речь будет идти о современной технике: энергетике, радиоэлектронике (в частности, лазерах и ЭВМ), исследованиях космического пространства.

Итак, энергетика, или, как теперь часто говорят, топливно-энергетический комплекс.

Энергетика — понятие очень широкое. В него входят электростанции, производящие электрическую энергию, двигатели автомобилей, тепловозов для железных дорог, речных и океанских судов и самолетов, передача электроэнергии, а также добыча, переработка и транспортировка топлива и многое другое. Мы сосредоточим внимание на электроэнергетике, т. е. электрических станциях и всем том, что связано с их работой, или, может быть, точнее сказать, на электрификации — широком использовании электрической энергии в производстве и быту.

В. И. Ленин придавал большое значение электрификации; на VIII Всероссийском съезде Советов в декабре 1920 г. им были сказаны хорошо известные слова: Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны. На этом же съезде был принят Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО), рассчитанный на 10–15 лет. Согласно этому плану, было намечено построить новые электростанции общей мощностью 1750 тыс. кВт, т. е. приблизительно в 4,4 раза больше, чем имела вся дореволюционная Россия. План ГОЭЛРО был успешно выполнен.

Рис. 49. Схема устройства ТЭС.

В настоящее время широкое развитие получили три вида электростанций: тепловые (ТЭС), работающие на органическом топливе; гидравлические (ГЭС), использующие разность уровней воды в реках, создаваемую с помощью специально сооружаемых плотин; атомные (АЭС), использующие энергию, выделяющуюся в ядерных реакциях.

Очень кратко остановимся на устройстве ТЭС, принципиальная схема которой показана на рис. 49. Топливо (уголь, мазут — продукт переработки нефти, точнее сказать, остаток, образующийся после отгонки из нефти бензина, керосина и других легких фракций, или природный газ) подается в топку котла 5 и там сжигается. За счет выделившегося при этом тепла вода нагревается и испаряется, образуется водяной пар при температуре насыщения, определяемой давлением в котле и тем более высокой, чем больше давление. Далее пар поступает в перегреватель 1, в котором его температура повышается до требуемой величины.

Рис. 50. Способ преобразования тепловой энергии в механическую в паровой турбине.

В последние десятилетия широкое применение нашли прямоточные котлы. Схема устройства прямоточного котла очень проста: он представляет собой змеевик, в один конец которого подается относительно холодная вода, а из другого конца выходит перегретый пар. Давление воды, подаваемой в прямоточный котел, часто создается выше критического (критическое давление воды составляет около 225 атм.).

Из котла (пароперегревателя) перегретый пар поступает в паровую турбину 2, назначение которой — превращать тепловую энергию пара в механическую. Как это видно из рис. 50, пар поступает в сопла турбины. Сопла, принадлежащие к статору турбины и поэтому остающиеся неподвижными, представляют собой сделанные из металла каналы, профиль которых выполнен таким образом, чтобы скорость струи пара возрастала (па выходе из сопел скорость пара нередко превышает скорость звука). Увеличение скорости струи пара происходит за счет уменьшения его тепловой энергии (при этом давление и температура пара понижаются).

Выходя с высокой скоростью из сопел, струя пара попадает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на специальных дисках, жестко связанных с валом. Таким образом, вал турбины, диски и рабочие лопатки, вместе взятые, представляют собой вращающуюся часть турбины — ее ротор.

Проходя по каналам между рабочими лопатками, струя пара значительно снижает свою скорость. Другими словами, кинетическая энергия струи пара превращается в кинетическую энергию ротора турбины.

Важно заметить, что струя пара, теряя свою скорость, заставляет вращаться ротор турбины отнюдь не за счет удара о стенки лопаток. Напротив, конструктор турбины стремится к тому, чтобы избежать такого удара, или по крайней мере, если возможно, его уменьшить. Ротор приводится в движение единственно потому, что струя пара, протекая по криволинейному каналу между рабочими лопатками, оказывает давление на вогнутую поверхность лопаток, как показано на рисунке. Это давление есть единственная причина превращения кинетической энергии струи пара в кинетическую энергию ротора турбины.

Ротор турбины представляет собой одно целое с ротором электрического генератора. Поэтому струя пара, воздействуя на рабочие лопатки, приводит во вращение не только ротор турбины, но и жестко (с помощью муфты) связанный с ним ротор электрического генератора. Таким образом, тепловая энергия пара превращается в электрическую энергию.

Если мы снова посмотрим на схему ТЭС, то увидим, что пар, выходящий из турбины, имеющий температуру, близкую к температуре среды (около 25 °C) и давление около 0,04 атм, поступает в конденсатор 3. Протекающая по трубкам конденсатора охлаждающая вода отнимает тепло от пара, превращает его в воду (конденсат), которая с помощью питательного насоса 4 вновь подается в котел. Цикл замыкается.

Необходимо высказать несколько соображений, касающихся ТЭС. Прежде всего о топливе. Поскольку в котлах ТЭС можно использовать любое низкосортное топливо, желательно, конечно, применять здесь не продукты переработки нефти или природный газ — ценные вещества, нужные для многих других целей, — а уголь или сланцы.

Как известно, для непрерывного производства электроэнергии из тепла необходимо иметь два источника тепла: верхний, с более высокой температурой, и нижний, с более низкой температурой. Известно также, что чем больше разность температур, тем выше может быть коэффициент полезного действия (КПД) процесса превращения тепла в электрическую энергию.

Что касается низкотемпературного источника тепла, то здесь выбирать не приходится: природа дала нам такой источник в виде окружающей среды. Под низкими широтами (ближе к экватору) этот источник заметно теплее, под верхними (ближе к полюсам Земли) — холоднее.

Наоборот, верхний источник тепла в подавляющем большинстве случаев создается человеком, хотя имеются такие естественные источники тепла, как Солнце и геотермальное тепло Земли. Наиболее широко в качестве горячих источников используется тепло, образующееся в результате сжигания органического топлива, и тепло, выделяющееся в ядерных реакциях. В первом случае может быть достигнута температура в пределах 3000 К (в специальных условиях она может достигать 4000 К), во втором случае — неограниченно высокая.

Однако на самом деле температуру водяного пара перёд входом в турбину в настоящее время не поднимают выше 550 °C. Конечно, если бы увеличить начальную температуру водяного пара с 550 °C, например, до 700 °C, то теоретический (термический) КПД увеличился бы с 63,5 до 69,2 %. Но этого пока не делают. Причина заключается в том, что при повышении начальной температуры свыше 550 °C необходимо использовать другие, высококачественные, но зато значительно более дорогие металлы, особенно для таких ответственных частей турбины, как, например, рабочие лопатки, которые испытывают большие механические напряжения при высокой температуре. Увеличение КПД ТЭС при переходе к температуре пара выше 550 °C не окупает повышенных расходов на металл.

Еще один важный вопрос. Значительно выгоднее сооружать тепловые станции, которые снабжают потребителей не только электроэнергией, но и теплом. Такие электростанции называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). ТЭЦ отличаются от обычных ТЭС тем, что из турбины пар выходит с температурой не 25–30 °C, как на ТЭС, а значительно более высокой: 100–150 °C (в зависимости от нужд потребителя). Конечно, в этом случае электроэнергии будет выработано меньше, но зато оставшаяся неиспользуемой в турбине тепловая энергия (например, в виде горячей воды) будет передана тепловому потребителю.

Может возникнуть такой вопрос. Почему бы не сооружать для тепловых потребителей специальные водогрейные котлы, в которых подогревать воду именно до той температуры, которая нужна потребителю? Поступать так, конечно, можно. Более того, чаще всего именно так и делается, но это очень невыгодно. При сжигании топлива только для получения тепла, например для отопления, весь «температурный напор» примерно от 1500 °C (обычная температура продуктов сгорания в таких котлах) до 100 °C (температура воды, нужная тепловому потребителю) теряется, хотя он мог бы быть частично использован (от 550 до 100 °C) для выработки электроэнергии.

Действительно, КПД хорошей ТЭС близок всего лишь к 40 %, в то время как коэффициент использования тепла^[358] на ТЭЦ достигает 60–70 %. В Советском Союзе построено большое число ТЭЦ, их общая мощность превышает 50 млн. кВт.

Чем выше давление пара, поступающего в сопла турбины тем, при той же температуре выше КПД ТЭС (или ТЭЦ). Именно поэтому за последние десятилетия широкое использование получил пар сверхвысокого давления (порядка 240 атм).

И наконец, во многих, если не во всех, отраслях техники проглядывается общая тенденция: увеличение мощности отдельных агрегатов. Это в полной мере относится и к теплоэнергетике. 300, 500, 800, 1200 тыс. кВт — таков рост мощности турбогенераторов за последние 30 лет, а вместе с ними паровых котлов и другого оборудования. Тенденция эта вполне оправданна. С ростом мощности отдельных агрегатов растет их КПД и, что, пожалуй, самое главное, снижается величина удельных капитальных вложений.

Перейдем теперь к ГЭС. Принцип работы ГЭС (рис. 51) прост и хорошо известен. Самым важным и самым дорогостоящим элементом ГЭС является плотина, которая и создает необходимую разность уровней воды. Подвод воды с верхнего бьефа к лопастям гидравлических турбин, устанавливаемых всегда на нижнем бьефе, происходит либо через каналы, выполненные в теле плотины (см. рис. 51), либо через специальные трубопроводы. Струя воды на входе в турбину, обладающая всегда большой скоростью (за счет уменьшения ее потенциальной энергии), поступает на лопасти турбины. Ротор гидравлической турбины связан с ротором электрического генератора. Они составляют в совокупности ротор гидротурбогенератора, приводимого во вращательное движение под воздействием струи воды, поступающей на лопасти турбины. Так же как и в паровых турбинах, конструкторами принимаются меры к тому, чтобы избежать удара (или по крайней мере его снизить) струи воды о лопасти турбины.

Рис. 51. Схема устройства ГЭС.

Гидроэнергия, как и многое другое на Земле, имеет солнечное происхождение: вода совершает свой круговорот за счет энергии Солнца. Поэтому гидроэнергия относится к числу восполняемых источников энергии, к которым нельзя отнести органическое и ядерное топливо. Гидростанции особенно эффективны тогда, когда они сооружаются в целях решения не только энергетических, но также сельскохозяйственных, рыбохозяйственных и транспортных задач. В Советском Союзе, располагающем большими гидроресурсами, развернуто широкое гидростроительство, построены крупнейшие в мире ГЭС: Братская на р. Ангаре (мощность около 4,5 млн. кВт), Красноярская на р. Енисее (мощность 6 млн. кВт), заканчивается строительство еще более мощной ГЭС на р. Енисее — Саяно-Шушенской.

Теперь уже строительство новых, все более мощных атомных электростанций (АЭС) ни у кого не вызывает удивления, рассматривается как обычное дело, а между тем освобождение и использование ядерной энергии является одним из наиболее крупных событий XX в. К сожалению, это великое открытие было использовано не только в мирных, но и в военных целях. Мир узнал о нем из сообщений о взрывах американских атомных бомб над японскими городами Хиросима и Нагасаки 6 и 9 августа 1945 г.

Мы скажем здесь очень кратко о физических основах атомной энергетики и об устройстве АЭС. Еще в конце 30-х годов XX в. было установлено, что ядро атома изотопа урана с атомным весом 235, ²³⁵U, под воздействием нейтрона делится на осколки и что этот процесс сопровождается большим энерговыделением. Естественно, это открытие не осталось без внимания.

Мы не имеем возможности описывать в хронологическом порядке, как дальше развивались события, а сразу же перейдем к рассмотрению физических процессов, происходящих в атомном реакторе. Деление ядра ²³⁵U происходит, как уже сказано, под действием нейтрона (в результате попадания нейтрона в ядро). Чрезвычайно важно, что при делении ядра число испускаемых нейтронов больше единицы. Для ядра ²³⁵U, если в него попадает так называемый замедленный, или тепловой, нейтрон, это число в среднем составляет 2,46. Это значит, что может быть осуществлена цепная, развивающаяся реакция. Это значит также, что должны быть приняты меры против бесполезной утечки нейтронов.

Природный очищенный от примесей уран состоит почти исключительно из двух изотопов: ²³⁵U и ²³⁸U, причем ²³⁵U в природном уране содержится только 0,7 %, а ²³⁸U — 99,3 %. Особую ценность, по крайней мере теперь, представляет ²³⁵U, так как он является единственным известным само расщепляющимся ядерным топливом, встречающимся в природе. При делении 1 кг ²³⁵U выделяется огромная энергия (тепло), равная энергии (теплу), которая образовалась бы при сжигании 2,7·10⁶ кг условного топлива, т. е. топлива, имеющего теплотворную способность 7000 ккал/кг. Другими словами, 1 г ²³⁵U энергетически эквивалентен 2,7 т условного топлива (2,7 т у. г.).

Существуют два типа принципиально отличных друг от друга ядерных реакторов: работающие на тепловых нейтронах и работающие на быстрых нейтронах. В реакторах на тепловых нейтронах образовавшиеся в процессе ядерной реакции, обладающие высокой энергией и поэтому называемые быстрыми нейтроны искусственно замедляются, их энергия делается приблизительно в 100 раз меньше. Они могут, как уже говорилось, вызывать распад ядер атомов ²³⁵U, но только в малой мере воздействовать на ядра атомов ²³⁸U, преобразуя их в количестве всего лишь около 1 % в плутоний, ²³⁹Pu. Последний в природе практически не встречается и, следовательно, является искусственным, созданным человеком элементом, близким по своим свойствам к ²³⁵U.

Следовательно, в реакторе на тепловых нейтронах используется весь ²³⁵U и около 1 % ²³⁸U, т. е, около 2 % природного урана.

Для того чтобы быстрые нейтроны превратить в тепловые, используются так называемые замедлители нейтронов, которыми могут служить графит, обычная или тяжелая вода. Замедление нейтронов происходит в результате их столкновений с ядрами замедлителя. При этом нейтроны не только замедляются (что и требуется), но частично поглощаются (что уже плохо).

Читатель может задать такой вопрос: что было бы, если нейтроны, полученные при делении ядра ²³⁵U, искусственно не замедлять, а сохранить их высокую энергию? Так поступить можно. Так и поступают в реакторах па быстрых нейтронах. Причем в принципе в этом случае возможно полностью использовать весь природный уран: ²³⁵U, как и в реакторах, работающих на тепловых нейтронах, а также и ²³⁸U (не будем забывать, что его в природном уране 99,3 %!), который под действием быстрых нейтронов сначала преобразуется в плутоний, ²³⁹Pu, и который по своим свойствам, как говорилось, близок к ²³⁵U и поэтому также используется для получения тепла.

Естественно, может возникнуть второй вопрос: зачем же специально замедлять быстрые нейтроны, заранее зная, что с их помощью можно использовать в энергетических целях полностью только изотоп урана ²³⁵U и в весьма малой доле изотоп урана ²³⁸U, тогда как с помощью быстрых, не замедленных нейтронов можно (по крайней мере теоретически) использовать весь природный уран?

Действительно, на первый взгляд может показаться, что искусственное замедление быстрых нейтронов ничего хорошего не дает. На самом же деле это шаг вынужденный. Дело заключается в том, что создание и эксплуатация реактора на быстрых нейтронах существенно сложнее, чем реактора на тепловых нейтронах, и не все проблемы на этом пути должным образом решены. Назовем хотя бы некоторые из них.

Для того чтобы успешно эксплуатировать реакторы на быстрых нейтронах, надо прежде всего решить некоторые сложные проблемы материаловедческого характера. Облучение материала быстрыми нейтронами приводит к тому, что атомы облучаемых материалов выбиваются из их фиксированных положений в кристаллической решетке, в результате чего материал теряет свои прочностные и некоторые другие свойства. Следовательно, необходимо создавать новые материалы, более приспособленные к работе в интенсивном нейтронном пучке.

Кроме того, для предохранения быстрых нейтронов от замедления в зоне их существования ни в коем случае нельзя использовать материалы и вещества, сколько-нибудь заметно поглощающие нейтроны или снижающие их энергию. В частности, именно по этой причине в реакторах на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя нельзя использовать обычную воду, довольно активно замедляющую нейтроны. Приходится отыскивать для этой пели другие вещества. В большинстве, если не во всех, действующих реакторов на быстрых нейтронах роль теплоносителя исполняет жидкий натрий, гораздо слабее чем вода поглощающий и замедляющий нейтроны. Замена воды на жидкий натрий, технически вполне возможная, отнюдь не упрощает дела.

Есть и другие трудности, задерживающие начало широкого строительства реакторов на быстрых нейтронах. Одна из них заключается в следующем. Поскольку, как уже говорилось, плутоний в естественных условиях на Земле не встречается, нужно, чтобы уже работающие реакторы на быстрых нейтронах нарабатывали плутоний для последующих, намечаемых к строительству реакторов. Причем делать это они должны быстро, с тем чтобы обеспечить программу строительства АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. Темп наработки плутония в реакторах принято выражать временем удвоения — временем, в течение которого количество делящегося вещества (плутония) по отношению к первоначальной загрузке его в реактор удвоится. Сократить время удвоения плутония — такова задача.

Конечно, читатель может спросить: почему бы для первоначальной загрузки реактора не использовать вместо плутония ²³⁹Pu, изотоп урана ²³⁵U, который существует в природе и может быть добыт в нужном количестве? На этот вполне законный вопрос можно ответить так. Дело в том, что при делении ядра атома ²³⁹Pu излучается больше нейтронов, чем при делении ядра атома ²³⁵U (в среднем 3,0 против 2,46), и поэтому коэффициент воспроизводства топлива существенно выше при первоначальной загрузке ²³⁹Pu.

Вопрос о широком применении реакторов на быстрых нейтронах мы закончили бы так. Реакторы этого типа являются высокоэффективными, и можно думать, что в ближайшее время, после решения некоторых пока еще не до конца решенных вопросов их производства и эксплуатации, АЭС с реакторами на быстрых нейтронах найдут широкое использование.

Прежде чем перейти к рассмотрению схем некоторых типов АЭС, хотелось бы кратко остановиться на еще одном важном вопросе. Учитывая, что при каждом делении ядра ²³⁵U или ²³⁹Pu один из образующихся при этом нейтронов расходуется на продолжение цепной реакции, часть нейтронов поглощается конструкционными материалами, а в реакторах на тепловых нейтронах еще и замедлителем, необходимо всемерно уменьшать утечку нейтронов. При этом, как и во многих других случаях, большое значение имеет геометрический фактор: отношение поверхности, в данном случае активной зоны реактора, к ее объему.

Чем меньше объем пространства, тем больше отношение поверхности этого пространства к его объему. Например, для куба с ребрами 3 м это отношение составляет 54/27=2, а для куба с ребрами 2 м — 24/8=3. Эта простая истина имеет в технике большое значение. Чем больше объем активной зоны реактора, тем больше в единицу времени образуется нейтронов. Чем больше поверхность, тем, естественно, больше и утечка нейтронов. Но с ростом объема отношение поверхности к величине объема уменьшается. Поэтому с ростом объема, в котором происходит ядерная реакция, утечка нейтронов по абсолютному значению растет, а по относительному значению (выраженная в процентах, например, к числу образующихся за то же время нейтронов) уменьшается. Из этого заключения следует, что существует минимальный, именуемый критическим, объем, при котором утечка нейтронов не превышает максимально допустимой, и, значит, возможна, цепная ядерная реакция. Если же объем меньше критического, цепная ядерная реакция протекать не будет.

В этом, кстати говоря, и заключается принципиальная основа атомной бомбы. Чтобы произвести ядерный взрыв, нужно соединить в одно целое несколько кусков делящегося материала, например ²³⁹Pu. Общий объем делящегося материала превысит критический, а масса его — критическую массу, начнется саморазвивающаяся ядерная реакция, произойдет взрыв.

На АЭС ядерного взрыва произойти фактически не может, так как ядерная реакция здесь в отличие от атомной бомбы управляется с помощью так называемых компенсирующих стержней, сделанных из материала, являющегося сильным поглотителем нейтронов, например из карбида бора. Извлечение стержней из зоны, где протекает ядерная реакция, или, наоборот, погружение в эту зону соответственно усиливает или ослабляет реакцию.

Если число возникающих и расходуемых, поглощаемых и теряемых в результате утечки нейтронов одинаково, то мощность реактора будет оставаться неизменной. Он' будет работать в установившемся режиме. Это достигается с помощью компенсирующих стержней.

Нельзя сказать, что в ядерной реакции, протекающей с искусственным замедлением нейтронов, ²³⁸U не используется вовсе. Поскольку замедленные нейтроны ядрами ²³⁸U поглощаются и процесс преобразования ²³⁸U в ²³⁹Pu все же происходит, в ядерной реакции с замедленными нейтронами может быть использовано на тонну природного урана 7 кг ²³⁵U (весь ²³⁵U) и примерно 10 кг ²³⁸U (всего лишь около 1 % ²³⁸U).

Рассмотрим теперь две схемы АЭС: 1) работающих на замедленных, тепловых нейтронах и 2) работающих на быстрых нейтронах.

Существует несколько типов атомных реакторов на тепловых нейтронах. Они различаются между собой главным образом в зависимости от того, какие вещества используются в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя, с помощью которого производится отвод тепла, образовавшегося в результате ядерной реакции. Имеются содо-водяные реакторы (в этом случае обычная вода служит и замедлителем и теплоносителем), уран-графитовые реакторы (замедлитель — графит, теплоноситель — обычная вода), газографитовые реакторы (замедлитель-графит, теплоноситель — газ, обычно СO₂), тяжеловодные реакторы (замедлитель — тяжелая вода, теплоноситель — либо обычная вода, либо тяжелая вода).

Мы рассмотрим схему АЭС с наиболее распространенным водоводяным реактором, или, как его кратко называют, ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Принципиальная схема АЭС этого типа представлена на рис. 52. Реактор представляет собой толстостенный сосуд, рассчитанный на высокое давление. В нем размещены: твэлы — тепловыделяющие элементы, состоящие из сердечника, содержащего в качестве основного «материала» ядерное топливо, и оболочки, герметически отделяющей сердечник от теплоносителя, и объединенные в кассеты (так называемые сборки); компенсирующие стержни, с помощью которых, как уже говорилось, осуществляется управление реактором; вода, протекающая через реактор, служащая одновременно и замедлителем нейтронов и теплоносителем. Они составляют активную зону реактора.

Рис. 52. Схема устройства АЭС сводоводяным реактором.

Активная зона защищена снаружи не показанным на схеме отражателем нейтронов, назначение которого — вернуть в активную зону «выскочившие» из нее нейтроны. Кроме того, любой реактор имеет, так называемую, биологическую защиту (также не показанную на рисунке), которая должна резко уменьшить (практически ликвидировать) его радиоактивное излучение.

Вода, непрерывно циркулирующая через активную зону реактора, исполняя свое назначение теплоносителя, воспринимает тепло от твэлов, поступает в теплообменник-парогенератор и передает тепло воде второго контура, превращая ее в пар. Из сказанного ясно, почему схему такого рода АЭС называют двухконтурной.

Рис. 53. Схема устройства АЭС с реактором на быстрых нейтронах.

У читателя, может быть, возникнет вопрос: можно ли испарить воду второго контура за счет тепла, передаваемого водой первого контура, учитывая, что температура воды первого контура по условиям теплообмена должна быть выше температуры воды второго контура и в то же время в первом контуре все время вода остается в жидком состоянии, а во втором — более холодная вода испаряется?

Оказывается вполне возможно. И даже весьма просто. Вспомним, что температура парообразования, т. е. температура, выше которой вода существовать не может, зависит от давления. Так, например, при давлении 0,04 абсолютных атмосферы (ата) — это как раз обычное давление пара в конденсаторе (см; рис. 49) — температура парообразования (конденсации) равна 29 °C, при давлении 1 ата температура парообразования равна 99,6 °C, при давлении 160 ата — уже 347,3 °C. Поэтому если давление воды в первом контуре выше, чем во втором, воду второго контура можно превратить в пар за счет тепла, отдаваемого водой первого контура. Так практически и поступают. В водо-водяном реакторе мощностью 1 млн кВт, установленном на Нововоронежской АЭС, давление воды первого контура избрано 160 ата, а давление воды второго контура — 60 ата. Температуры парообразования равны соответственно 347,3 и 275,6 °C.

Из теплообменника-парогенератора пар поступает в турбину, и дальше все происходит так же, как на ТЭС (см. рис. 49), и поэтому в дополнительных объяснениях пет нужды.

Следовательно, ТЭС и АЭС отличаются «только» агрегатами, производящими водяной пар: на ТЭС это паровой котел, источником тепла для которого служит органическое топливо, а на АЭС это прежде всего ядерный реактор (в нашем случае реактор и теплообменник-парогенератор). Но это принципиальное различие.

На схеме устройства АЭС с водоводяным реактором (см. рис. 52) блок ядерный реактор и теплообменник-парогенератор выделен оконтуривающей линией. Это сделано для того, чтобы показать принципиальные различия между схемами ТЭС и АЭС.

Следует заметить, что вне пределов оконтуривающей линии практически радиоактивности нет. В этом и есть основное назначение создания двухконтурной схемы.

На рис. 53 представлена одна из возможных схем устройства АЭС с реактором на быстрых нейтронах.

Используя этот тип реактора (именуемого также реактором-размножителем или бридером), можно, как уже говорилось, гораздо полнее использовать природное ядерное горючее.

В Советском Союзе (после проведения опытных работ на установках относительно малой мощности) первый крупный атомный реактор на быстрых нейтронах мощностью 350 мВт, БН-350, был введен в действие в 1973 г. в г. Шевченко на берегу Каспийского моря. На Белоярской АЭС (па Урале) введен в действие реактор на быстрых нейтронах — БН-600 — мощностью 600 мВт. Работы в этом направлении продолжаются.

Возвращаясь к схеме устройства АЭС с реактором на быстрых нейтронах, мы можем заметить, что часть схемы, специфичная для атомной станции и также оконтуренная здесь специальной линией, сложнее, чем в предыдущем случае, т. е. для схемы АЭС с реакторами типа ВВЭР на тепловых нейтронах. Действительно, в данном случае схема является трехконтурной, тогда как в предыдущем была двухконтурной. В соответствии с этим в предыдущей схеме было два теплоносителя: «реакторная», радиоактивная, вода и вода (водяной пар) не радиоактивная.

В данном случае приходится иметь дело с тремя теплоносителями: радиоактивным жидким металлом (обычно натрием), омывающим твэлы и забирающим от них тепло; менее радиоактивным (но все-таки еще радиоактивным) жидким металлом, являющимся промежуточным теплоносителем между жидким металлом первого контура и водой, нагревающейся и превращающейся в пар в парогенераторе (см. рис. 53). Вода — третий по-порядку теплоноситель — практически нерадиоактивна.

Остальная часть схемы за пределами контура обычна для ТЭС и АЭС.

Есть основания полагать, что АЭС с реакторами на быстрых нейтронах найдут широкое использование в ближайшие годы.

В Советском Союзе атомная наука и энергетика развиваются успешно, высокими темпами. Большая заслуга в этом принадлежит Игорю Васильевичу Курчатову (1902–1960), Анатолию Петровичу Александрову (р. 1903) и многим другим советским ученым и инженерам.

Теперь необходимо остановиться на имеющихся на Земле энергетических ресурсах, прежде всего па ресурсах органического топлива — угля, нефти, природного газа, горючих сланцев. Естественно возникает вопрос: надолго ли этих ресурсов хватит человечеству? Для того чтобы ответить на него, надо знать ресурсы топлива на Земле и годичное потребление его всеми странами мира.

Большинство специалистов, оценивая общие прогнозные запасы органического топлива на Земле, называет цифру, близкую к 1013 т у. т., т. е. 10 трлн, т у. т., причем доля угля и горючих сланцев, вместе взятых, составляет более 80 %. Но оказывается, что не все эти запасы могут быть извлечены из земных или морских глубин. Коэффициент извлечения зависит от вида топлива, характера месторождения и техники добычи: для нефти он в пределах 30–40 %, для природного газа 80 %, для угля и сланцев около 50 %. Такое низкое значение коэффициента извлечения для угля принято потому, что среди его месторождений имеется много тонких пластов, лежащих глубоко под землей.

Специалистами принят средний коэффициент извлечения 0,5. Другими словами, вместо общего прогнозного запаса органического топлива 1013 т у.т. нужно рассматривать общие прогнозные извлекаемые запасы топлив 51012 т у. т.

Что касается потребления органического топлива всеми странами мира в год, ответ дает статистика: известно, что эта цифра составляет около 10 млрд, т у. т/год. Но потребление органического топлива с каждым годом растет, необходим прогноз потребления, например, на 2000 г. Эта задача оказывается труднее. Лет 10 назад предполагалось, что потребление органического топлива всеми странами мира будет составлять 15–20 млрд, т у.т./ /год. За последние 2–3 года произошли существенные изменения: многие специалисты считают, что на уровне 2000 г. надо ожидать, что мировая потребность составит 13–17 млрд, т у. т./год, а далее, возможно, будет снижаться вследствие все большего использования атомной и других видов энергии.

Будем считать, что в 2000 г. человечество израсходует только органического топлива 20 млрд, т у.т. Мы, вероятно, скорее завысили, нем занизили, эту цифру. Считая эту цифру стабильной на последующий за 2000 г. период, получим, что человечеству хватит органического топлива на

5·10¹²/20·10⁹ = 250 лет.

Конечно, по многим причинам, и прежде всего потому, что очень трудно (и, скорее всего, невозможно) представить себе, как будет выглядеть техника после 2000 г. (вспомним, что в 1940 г. никто не представлял себе возможности освобождения и использования ядерной энергии, создания ЭВМ с огромным быстродействием или создания и использования лазерного луча), приведенные расчеты являются сугубо ориентировочными.

Коротко о ресурсах ядерного топлива. Поскольку торий не нашел пока практического применения в ядерной энергетике, мы будем говорить только о ресурсах урана, хотя многие специалисты считают, что тория на Земле гораздо больше.

Уран широко распространен на Земле. Но концентрация, в которой он встречается в граните и других породах, а также в морской воде, очень невелика. Чем меньше содержание добываемою вещества в руде, тем, конечно, дороже получать это вещество. Поэтому, рассматривая вопрос о ресурсах урана, обычно выбирают допустимую цену за 1 кг природного металлического урана, имеющего обычный состав ²³⁵U 0,7 % и ²³⁸U 99,3 %. Расчеты (также, конечно, весьма ориентировочные) показывают: если используются АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, то по энергетическому эквиваленту запасы приемлемого по затратам на добычу урана приблизительно равны запасам всех видов органического топлива, вместе взятых. Если же используются реакторы на быстрых нейтронах, то запасы урана можно считать практически неограниченными.

Так обстоит дело с перспективными извлекаемыми органическими и ядерными энергетическими ресурсами.

Однако экономия энергоресурсов и электрической энергии является вопросом первостепенной важности. Следует помнить, что двигатели морских и речных судов, автомобилей, тепловозов и самолетов пока что не могут обойтись без жидкого моторного топлива (бензина, керосина, дизельного и газотурбинного топлива), которое является продуктом переработки нефти. Меры по экономии топлива в первую очередь относятся к природному газу и особенно нефти. За последнее время все более близким к экономически приемлемому решению как будто бы становится вопрос получения жидких моторных топлив из угля.

Об энергетике, ее сегодняшнем дне и дне завтрашнем, можно было бы сказать еще очень много, в частности о линиях электропередачи на переменном и постоянном токе, о вопросах экологии, связанных с энергетикой, об использовании восполняемых источников энергии, к которым, кроме энергии рек, относятся солнечная и геотермальная энергия, энергия ветра, морских волн и морских приливов. Можно было бы также рассказать о новых методах преобразования энергии, в частности о магнитогидродинамическом методе (МГД-методе), который, можно предполагать, уже до 2000 г. получит относительно широкое распространение. Но обо всем в этой книге рассказать нет возможности. В заключение раздела мы только кратко остановимся на управляемой термоядерной реакции и создании термоядерного реактора.

Принцип действия термоядерного реактора, над созданием которого работают физики многих стран мира, имеет кое-что общее с принципом действия обычного атомного реактора. В обоих случаях основой являются ядерные реакции, обладающие огромным энерговыделением. 1 кг исходного для термоядерной реакции вещества энергетически эквивалентен 10 тыс. т у. т. Или: 1 г этого вещества энергетически эквивалентен 10 т у. т. Таким образом, энерговыделение в термоядерной реакции, отнесенное к единице массы исходного вещества, примерно в 3,5 раза больше по сравнению с ядерной реакцией деления ²³⁵U.

Отличие заключается в том; что термоядерная реакция есть реакция соединения (синтеза) ядер, а не их деления. Реакции деления ядер, сопровождаемые огромным энерговыделением, свойственны тяжелым элементам, обладающим большой атомной массой. Ядерные же реакции с большим выделением энергии, участниками которых являются легкие элементы с малой атомной массой, — это реакции синтеза ядер.

В реакции деления ядер делящееся вещество (уран, плутоний) является, как часто говорят физики, мишенью. Активная же роль принадлежит нейтронам — инициаторам ядерной реакции. В реакции синтеза ядер дело обстоит иначе. Ядерная реакция этого типа может осуществляться только в том случае, когда ядра атомов окажутся достаточно близко друг от друга, на расстоянии около одной миллиардной доли микрометра.

Сближению ядер атомов противостоят электростатические силы отталкивания (ядра атомов имеют одинаковый положительный заряд), и, чтобы оно произошло, необходимо, чтобы взаимодействующие частицы обладали большой кинетической энергией. Другими словами, вещество должно иметь в отличие от реакции деления ядер очень высокую температуру, измеряемую многими десятками миллионов градусов. Именно по этой причине реакция синтеза ядер названа термоядерной. При такой высокой температуре вещество пребывает в так называемом плазменном состоянии. Плазма отличается от обычного газа тем, что ее составляют не молекулы и атомы, а ядра и оторванные от них свободные электроны.

Заметим, что в настоящее время большое внимание уделяется исследованиям низкотемпературной плазмы — смеси нейтральных атомов, свободных электронов и ионов, образовавшейся из атомов, потерявших один, редко два электрона. Температура такой плазмы составляет несколько тысяч или десятков тысяч градусов.

Низкотемпературная плазма может возникнуть в электрических дугах, газоразрядных источниках света или просто при нагревании газа до достаточно высокой температуры. Она находит все более широкое применение для различных технологических целей (плазменная резка металлов, сварка и др.), а также в качестве рабочего тела в установках прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Для термоядерного реактора требуется, конечно, высокотемпературная плазма.

Напомним, что водород имеет три изотопа: протий (Н) — обычный водород, ядром атома которого является протон; дейтерий — (D) — более тяжелый водород, его атомное ядро состоит из протона и нейтрона; тритий (T) — еще более тяжелый водород, его атомное ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Атомные массы трех названных изотопов водорода соответственно: 1, 2, 3.

По современным представлениям, как уже говорилось выше, источником энергии звезд, в том числе нашего Солнца, служит термоядерная реакция, в результате которой водород превращается в гелий и выделяется огромное количество энергии. Такая реакция протекает в недрах звезд, но осуществить ее в земных условиях, по-видимому, невозможно. Значительно проще, оказывается, осуществить реакцию между ядрами дейтерия и трития. При этом образуются ядра гелия, нейтроны, а также происходит огромное энерговыделение.

Возможность осуществления в земных условиях термоядерной реакции, исходными веществами для которой служат тяжелые изотопы водорода — дейтерий и тритий, доказана. Именно такая реакция протекает в термоядерной (водородной) бомбе, где она носит характер неуправляемого кратковременного мощного взрыва, результатом которого является разрушение. Для того чтобы использовать термоядерную реакцию в мирных целях, нужно научиться ее регулировать.

Следует заметить, что тяжелый изотоп водорода — тритий — вещество радиоактивное, период его полураспада небольшой, около 12 лет. Поэтому тритий на Земле практически не встречается. Но это не создает безвыходного положения. Вспомним, что плутония (²³⁹Pu) тоже не было на Земле. Однако теперь ²³⁹Pu является одним из самых распространенных ядерных топлив для атомных реакторов. Оказывается, тритий можно получить из щелочного металла лития (Li) путем бомбардировки его атомных ядер быстрыми нейтронами, образующимися, в частности, в термоядерной реакции слияния ядер D и Т. Можно даже вместо трития помещать в термоядерный реактор «тритиевое сырье» — литий. В процессе работы реактора тритий в нужном количестве будет производиться из лития.

Что касается ресурса ядерного топлива для термоядерной дейтерий-тритиевой реакции (или, как иногда ее именуют, D + Т-реакции), то в конце концов дело сводится к запасам лития. Действительно, ресурс дейтерия на Земле очень велик. Запасы дейтерия, содержащегося в воде морей и океанов (а получение дейтерия из воды рассматривается как дело несложное и экономически вполне оправданное), по энергетическому эквиваленту во много миллионов раз превышают ресурсы всех видов органического топлива, вместе взятых.

В отношении лития — даже с учетом того, что для получения трития «в дело идет» только изотоп лития (⁶Li), содержащийся в природном литии в количестве 7,4 %,— можно сказать, что его запасы достаточно велики. Они принимаются специалистами равными по энергетическому эквиваленту запасам урана на Земле.

Если удастся использовать термоядерную D + D-реакцию (а не D + Т-реакцию), то энергетический ресурс можно рассматривать как практически неограниченный.

Есть несколько различных предложений о способе практического осуществления управляемой термоядерной D + Т-реакции. Мы остановимся лишь на одном из них.

В Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова под руководством Л. А. Арцимовича были разработаны установки типа токамак. Название «токамак» произошло от сокращения слов «тороидальная камера с магнитным полем». Создателям этих установок пришлось решать очень трудные задачи. Прежде всего нужно разогреть дейтерий-тритиевую плазму до температуры порядка 100 млн. градусов и достаточно длительно удерживать ее в этом состоянии.

В установке токамак нагревание плазмы до столь высокой температуры достигается за счет протекания через плазму электрического тока очень большой силы — порядка сотен тысяч ампер. Этот огромный ток возбуждается внешним индуктором. Вследствие электрического сопротивления плазмы образуется «джоулево» тепло, за счет которого происходит нагрев плазмы.

Еще более сложной задачей является сохранение (удержание) плазмы. Не может быть и речи, конечно, о соприкосновении плазмы со стенкой — на свете нет такого материала, который остался бы цел (не испарился бы) после такого соприкосновения. В токамаках удержание плазмы производится с помощью магнитного поля. Решающим является то, что плазму составляют частицы, имеющие электрический заряд, — ядра атомов и электроны, на которые можно воздействовать магнитным полем.

Высокотемпературная плазма в токамаке помещается в сосуде, который имеет форму кольца, схож с баранкой или спасательным кругом. Такое геометрическое тело называется тором. С помощью магнитной системы, размещенной вне тора, создается сильное магнитное поле, интенсивность которого возрастает по мере удаления от оси кольцевого канала тора. Плазма отжимается магнитным полем к оси канала тора. Именно в этом и заключается простая, но всегда восхищающая тех, кто с ней знакомится, идея токамака.

Для того чтобы термоядерная реакция могла протекать с большим выделением энергии, требуется еще иметь необходимую концентрацию ядер дейтерия и трития в единице объема (иначе говоря, плотность плазмы), а также достаточное время удержания плазмы. Эти две величины взаимосвязаны: чем выше концентрация ядер атомов, тем меньше необходимое время удержания и наоборот. Численно эта зависимость выражается критерием Лоусона: для каждой термоядерной реакции и температуры плазмы имеется минимально необходимое значение произведения концентрации ядер и времени удержания плазмы. Для D + Т-реакции и температуры 100 млн. градусов критерий Лоусона равен 3·10¹⁴. Это значит, что при концентрации ядер атомов, равной 10¹⁴ 1/см³, время удержания плазмы должно быть во всяком случае не меньше секунды.

Как же обстоит дело в настоящее время с достижением необходимых значений температуры плазмы, концентрации ядер атомов и времени удержания?

Необходимая для D + Т-реакции температура пока еще не достигнута. Удалось, правда, подойти к ней довольно близко. Возможно, для достижения требуемой температуры окажется целесообразным впрыскивать в плазму разогнанные в ускорителе элементарные частицы высокой энергии.

В соответствии с критерием Лоусона для D+Т-реакции при уже достигнутой плотности плазмы 10¹⁴ 1/см³ и еще не достигнутой температуре 100 млн. градусов нужно время удержания более секунды. Пока еще оно менее десятой доли секунды.

Получение необходимой температуры и времени удержания плазмы в большой мере зависит от размеров реактора. Снова приходится сталкиваться с геометрическим фактором: отношением поверхности объекта к его объему. Оказывается, из камеры токамака, в которой заключена плазма, несмотря на магнитное поле, все-таки происходит утечка частиц (относительная, выраженная, например, в процентах) так же, как утечка нейтронов из активной зоны атомного реактора; она становится тем меньше, чем больше объем камеры токамака, т. е. чем меньше отношение величины поверхности камеры к ее объему. Этот вывод проверен практикой.

Следовательно, способ увеличения времени удержания и температуры плазмы токамака найден — это увеличение размеров установки. Можно предполагать, что трудные задачи — повышение температуры и плотности плазмы — будут решены.

По-видимому, первыми войдут в практику гибридные ядерно-термоядерные реакторы. Примерно 80 % энергии, образующейся в результате термоядерной реакции, приходится на долю рождающихся в реакции нейтронов, а 20 % — на долю ядер атомов гелия (а-частиц), также рождающихся в результате слияния ядер дейтерия и трития. Нейтроны, не имеющие электрического заряда, а потому не подвергающиеся действию электромагнитного поля, свободно выходят из плазмы и попадают в окружающую камеру оболочку, именуемую бланкетом (от англ, blanket — одеяло).

В гибридном ядерно-термоядерном реакторе бланкет должен содержать исходное ядерное топливо («атомное сырье»)— ²³⁸U или ²³²Th. Под действием очень быстрых нейтронов, образующихся при термоядерной реакции, оно преобразуется в ²³⁹Pu или в ²³³U, атомные ядра которых обладают свойством самопроизвольного деления. В бланкете также должны быть каналы с циркулирующим по ним теплоносителем, которому передается тепло, образующееся за счет поглощения быстрых нейтронов и в результате деления ядер ²³⁹Pu или ²³³U. Тепло, воспринимаемое теплоносителем, используется, например в паросиловой установке, для производства электрической энергии.

Таким образом, в гибридном ядерно-термоядерном реакторе термоядерная D+T-реакция используется как источник нейтронов, а сам реактор «исполняет обязанности» атомного реактора па быстрых нейтронах (реактора-размножителя). Другими словами, с помощью гибридного реактора будет производиться электроэнергия и осуществляться выработка ядерного топлива — ²³⁹Pu или ²³³U. По мнению специалистов, к параметрам термоядерной реакции, используемой в гибридном реакторе, предъявляются «льготные» требования.

Использование управляемой термоядерной реакции в энергетике — дело очень важное, нужное для экономики. Но задача до сих пор остается до конца не решенной. Работа в этом направлении продолжается.

В Советском Союзе, учитывая особую значимость развития топливно-энергетического комплекса для всего народного хозяйства, разработана Энергетическая программа СССР на длительную перспективу. В этой программе нашли отражение все важнейшие, стратегические направления топливно-энергетического комплекса: улучшение структуры энергетического баланса страны, снижение в нем доли нефти, используемой в качестве печного топлива, и замена ее газом и углем, ускоренное развитие атомной энергетики, в том числе реакторов на быстрых нейтронах, продолжение поиска принципиально новых источников энергии, включая создание основ термоядерной энергетики.

Энергетическая программа СССР на длительную перспективу является как бы ленинским планом ГОЭЛРО, разработанным в новых условиях, при несравненно более высоком развитии народного хозяйства страны.

Радиоэлектроника. Лазеры. Эвм

Слово радиоэлектроника, которое столь часто можно видеть на страницах книг, журналов и газет, слышать в лекциях, докладах и выступлениях, носит собирательный характер. Оно включает все то, что связано с теми областями науки и техники, которые имеют отношение к передаче и преобразованию информации, основанной на использовании радиоволн, т. е. электромагнитных волн, имеющих длину больше 5·10^-3 см. Обычно радиоволны в зависимости от длины волны разделяют на пять диапазонов: сверхдлинные (длина волны γ>10 км); длинные (γ= 10 — 1 км); средние (γ = 1000 —100 м); короткие (γ = 100 — 10 м); ультракороткие волны, УКВ (γ <10 м).

УКВ, в свою очередь, подразделяются на диапазоны: метровый, дециметровый, сантиметровый, миллиметровый и субмиллиметровый.

Напомним, что световые волны имеют длину γ = 5·10^-2— 10^-7 см, в том числе волны видимого света γ = 8·10^-5 — 4·10^-5 см. Какой узкой щелкой является видимый свет по сравнению с диапазоном радиоволн!

Само слово радио появилось от латинского radio, что означает «испускаю лучи». Обычно под словом радио теперь понимается способ передачи информации посредством радиоволн (беспроволочный), а также область науки и техники, лежащая в основе этого способа и объясняющая его.

Современный мир трудно представить себе без радио. Радиотелеграфная связь и широко развившееся радиовещание, осуществляемое на ультракоротких, коротких, средних и длинных радиоволнах; также широко развившееся, особенно во второй половине XX в., телевидение с его поистине неисчерпаемыми возможностями; использование телевизионной аппаратуры в местах, трудно доступных или вовсе не доступных человеку (в космосе, на больших земных глубинах, в зонах повышенной радиации и во многих других случаях); появление и развитие радиолокации, позволяющей находить и распознавать искомые объекты путем фиксации отраженных радиосигналов; радионавигация, в которой используются как пассивные (прием на борту, например, корабля или самолета, сигналов наземных радиостанций), так и активные методы (когда на борту имеются радиолокационные установки); широкое применение радиотехники в космических исследованиях, в автоматическом управлении оборудованием и электронных вычислительных машинах (ЭВМ) — вот далеко не полный перечень использования радиометодов.

Выдающийся русский физик и инженер-электротехник Александр Степанович Попов (1859–1906) — изобретатель электрической, беспроволочной связи (радиосвязи) — в 1895 г., 25 апреля (7 мая), впервые в мире на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал сделанный им радиоприемник.

Приблизительно годом позже итальянский электротехник и предприниматель Гулъельмо Маркони, пользуясь аппаратурой, близкой к аппаратуре Попова, проделал опыт по использованию радиоволн для беспроволочной связи.

Слово электроника, появившееся на свет в XX в., означает также определенную (ныне чрезвычайно важную) область науки и техники. Если говорить о науке, то это вопросы взаимодействия электронов с электромагнитным полем. Что касается техники, то это создание электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных и полупроводниковых), используемых главным образом для передачи, обработки и хранения информации.

Первый период развития электроники, закончившийся в основном в пятидесятых годах XX в., характерен широким применением электровакуумных приборов — электронных ламп, в которых создается движущийся в вакууме поток электронов, отбираемых от катода, и производится с помощью создаваемого электродами электрического поля управление этим потоком. Электронные лампы представляют собой вакуумированные колбы, в центре которых находится источник электронов — катод (обычно вольфрамовая нить накала). Лампы могут иметь различное число электродов: два (диод), три (триод), четыре (тетрод), пять (пентод) и т. д. Электронные лампы нашли очень широкое применение, главным образом в радиоаппаратуре и в ЭВМ первого поколения. В их функции входило: выпрямление переменного тока, преобразование энергии источника тока в энергию электромагнитных колебаний.

Второй период развития электроники, начало которому было положено в пятидесятых годах XX в., определяется переходом (прежде всего в радиоаппаратуре и в ЭВМ теперь уже второго поколения) от электровакуумных приборов (электронных ламп) к полупроводниковым приборам.

Полупроводниками называются такие вещества, электрическая проводимость^[359] которых имеет среднюю величину между электропроводностью металлов и диэлектриков. Важным свойством полупроводников является их способность очень сильно изменять свою проводимость при изменении температуры (при повышении температуры их проводимость резко возрастает), а также в результате изменения освещенности, воздействия электрического поля, потоков быстрых частиц и некоторых других внешних воздействий.

В качестве полупроводников используются главным образом монокристаллы германия и кремния, а также химические соединения некоторых других элементов. Важно отметить, что полупроводники очень чувствительны к загрязнению, т. е. к присутствию в полупроводниковом веществе других, посторонних веществ, даже в самом ничтожном количестве, а также к дефектам кристаллической решетки. Поэтому изготовление полупроводников — дело тонкое и трудное.

Носителями тока в полупроводнике являются электроны проводимости т. е. электроны, способные перемещаться по кристаллу, и так называемые дырки — положительно заряженные носители тока в полупроводнике, или, как их называют в физике, электронные вакансии в кристалле полупроводника, обладающие подвижностью. Не так просто популярно объяснить, что представляют собой положительно заряженные носители тока, названные дырками. Мы воспользуемся для этого словами известного советского ученого А. И. Китайгородского из его научно-популярной книги «Электроны»^[360]. «Представьте себе строй физкультурников. Один человек вышел по каким-то причинам из строя. Осталось свободное место. Хотя это звучит не очень эстетично, скажем так: образовалась дырка. Для того чтобы выровнять строй, дана команда соседу „дырки“ передвинуться на свободное место. Но тогда, как совершенно ясно, образуется новое пустое место. И его можно заполнить, приказав следующему человеку занять место „дырки“. Если физкультурники будут перемещаться справа налево, то „дырка“ будет перемещаться слева направо. Вот эта схема и объясняет позитивную проводимость полупроводников».

В идеальных кристаллах электроны проводимости и дырки появляются всегда парами, в результате чего концентрации обоих типов носителей проводимости равны. В реальных кристаллах с присущими им примесями других веществ и дефектами структуры равенство обоих типов носителей тока нарушается, и в этом случае проводимость осуществляется только одним носителем тока — отрицательным (электроны проводимости) или положительным (дырки).

Третий период развития электроники, начало которому было положено в первой четверти 60-х годов, именуется периодом микроэлектроники или интегральной микроэлектроники.

Новым в этом случае является создание таких крошечных электронных элементов, что на первый взгляд это кажется фантастикой: посудите сами — до 10 тыс. в 1 см³ полупроводникового кристалла.

Создание интегральных микроэлектронных приборов является еще более тонким и трудным делом, чем производство обычных электронных приборов. Для их производства пришлось отказаться от существовавшей ранее технологии изготовления электронных приборов, заключавшейся в сборке отдельных их элементов — транзисторов, сопротивлений и др., соединяемых между собой проводниками, и перейти к конструированию электронного прибора непосредственно внутри (и на поверхности) полупроводникового кристалла. Эта более чем ювелирная работа производится путем внесения в нужные места кристалла (который должен быть превращен в интегральный, полупроводниковый, электронный прибор, могущий состоять из тысяч электронных элементов) примеси с отрицательными или положительными носителями тока. Иными словами, надо реконструировать полупроводниковый кристалл и превратить его в электронный (микроэлектронный) прибор.

Эта сложная работа, на сколько-нибудь подробном описании которой мы не можем останавливаться, была выполнена. Результатом явились различные микроминиатюризованные изделия высокого качества.

Нам предстоит теперь перейти к изложению принципа действия квантовых усилителей и генераторов (в число которых входят оптические квантовые генераторы — лазеры) — предмету, о котором особенно трудно рассказать в популярной форме.

Создание квантовых усилителей и генераторов явилось крупным научно-техническим событием, имевшим большое значение для развития электроники. В основе принципа действия этих приборов лежит особый тип взаимодействия излучения с веществом, открытый Эйнштейном еще в 1917 г., — вынужденное испускание (рис. 54).

Рис. 54. Схематическое изображение трех типов взаимодействия излучения с веществом

Слева — состояние системы до элементарного анта, справа — после. Поглощение ослабляет поток фотонов, вынужденное испускание — усиливает.

Рассмотрим атом, внешний электрон которого может двигаться по разным орбитам, обладая соответственно энергией Е₁, Е₂, Е₃ и т. д. (см. рис. 54). Пусть сквозь такой атом пролетает фотон с энергией ε = hv = Е₂ — Е₁. Если атом находится в состоянии с энергией Е₁ то он может поглотить такой фотон и перейти в состояние Е₂ (возбудится); электрон перейдет при этом на более удаленную от ядра орбиту 2. Произойдет акт поглощения. При этом в потоке фотонов станет на один фотон меньше.

Возбужденный атом может испустить фотон и перейти при этом в состояние с энергией Е₁ Электрон атома перейдет на орбиту 1. Произойдет акт спонтанного (самопроизвольного) испускания. Это второй тип взаимодействия излучения с веществом.

Третий тип взаимодействия излучения с веществом сводится к следующему. Атом возбужден и находится в состоянии с энергией Е₂. Летят фотоны с энергией hv = Е₂  — Е₁ Оказывается, пролетающий фотон может стимулировать переход 2 → 1. Испущенный при этом атомом фотон по всем параметрам (частота, направление движения и др.) идентичен фотону, который стимулировал переход. Это и есть вынужденное испускание. Поток фотонов при этом усиливается.

Число актов поглощения, ослабляющих поток фотонов, пропорционально концентрации атомов в состоянии 1 (n₁,). Число актов вынужденного испускания, усиливающих поток фотонов, пропорционально концентрации атомов в состоянии 2 (n₂). Ясно, что если n₂ > n₁, то усиление потока фотонов будет преобладать над его ослаблением. Интенсивность потока фотонов по мере движения в такой среде будет возрастать. Это и есть принцип действия квантового усилителя.

Среды, у которых атомов в состоянии Е₂ больше, чем в состоянии Е₁ (среды с «инверсной заселенностью»), могут быть созданы различными способами: воздействием внешнего излучения, посредством химических реакций и др. Инверсная заселенность может быть создана в газообразных, жидких и твердых телах, а также в низкотемпературной плазме.

Рис. 55 поясняет принцип действия квантового усилителя. Здесь же показана схема квантового генератора. В последнем случае нет внешнего потока фотонов, который (как в квантовом усилителе) усиливается при прохождении среды с инверсной заселенностью. У квантового генератора в торцах трубки, в которой создается инверсная заселенность, устанавливаются два зеркала: обычное (А) — у одного торца и полупрозрачное (Б) — у другого. Поток фотонов движется вдоль оси трубки. Попадая на полупрозрачное зеркало, фотоны частично проходят сквозь него. Остальные фотоны отражаются и летят в противоположном направлении (на рис. 55 справа налево), затем отражаются от левого зеркала (теперь уже все) и вновь достигают полупрозрачного зеркала. При этом поток фотонов в результате каждого прохождения среды с инверсной заселенностью многократно усиливается. Разумеется, квантовые усилители и генераторы непрерывного действия требуют постоянного восстановления инверсной заселенности (часто называемой накачкой или подпиткой).

Рис 55. Схема квантового усилителя (а) и квантового генератора (б).

Чрезвычайно важным свойством квантовых усилителей и генераторов является почти полное отсутствие угловой расходимости потока фотонов, выходящих из прибора. Поэтому интенсивность потока (количество энергии, проходящей в секунду через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно лучу) почти не изменяется с пройденным расстоянием^[361]. Это связано с отмеченной выше идентичностью фотонов, стимулирующих акт вынужденного излучения, и фотонов, родившихся в результате этого акта.

Квантовые усилители и генераторы (особенно квантовый генератор оптического диапазона волн — лазер^[362]) получили широкое практическое использование.

Лазеры получили широкое применение в технике (в обработке металлов, в частности в их сварке, резке, сверлении), в медицине (в хирургии, офтальмологии), в различных научных исследованиях. Перечисленное применение лазеров является, несомненно, только началом. Известные советские ученые Николай Геннадиевич Басов и Александр Михайлович Прохоров являются одними из основоположников теории и создания квантовых генераторов.

Создание квантовых генераторов стало началом развития нового направления электроники — квантовой электроники — науки, которая занимается теорией и техникой различных устройств, действие которых основано на вынужденном излучении и на нелинейном взаимодействии излучения с веществом. К числу таких устройств, кроме квантовых генераторов (в том числе лазеров), относятся усилители и преобразователи частоты электромагнитного излучения, а также квантовые усилители СВЧ (сверхвысокой частоты), квантовые магнитометры и стандарты частоты, лазерные гироскопы (лазерные приборы, свойство которых — неизменное сохранение оси вращения в пространстве — позволяет использовать их для управления самолетами, ракетами, морскими судами и т. д.) и некоторые другие.

Электронные приборы и устройства нашли широкое применение, стали незаменимыми в аппаратуре связи, автоматике, измерительной технике, электронных вычислительных машинах и во многих других очень важных областях.

Радиоэлектроника, широко вошедшая в производство, науку, быт людей, является одним из самых главных направлений технического прогресса, мощным средством повышения производительности труда.

Мы остановимся в этой книге несколько подробнее на двух объектах — космических радиолокаторах (радиолокационной астрономии) и ЭВМ, — являющихся детищем радиоэлектроники.

За последние приблизительно 20 лет в астрономических наблюдениях все большее использование получали методы радиолокации, состоящие в том, что с Земли па изучаемый небесный объект направляются радиоволны, а затем, отраженные от объекта, они фиксируются на Земле. По сумме времени, затраченного на движение радиоволн от Земли до небесного объекта, и времени, необходимого для возвращения отраженных объектом волн на Землю, можно определить расстояние между Землей и небесным объектом.

Таким образом, наряду с оптическими телескопами, которыми астрономы пользуются свыше 200 лет и которые позволили составить довольно точную картину движения небесных тел Солнечной системы, появились радиолокационные астрономические устройства, была создана радиолокационная астрономия.

С помощью такого рода устройств оказалось возможным не только определить расстояние между телами Солнечной системы, но и их движение, вращение, размеры, свойства пород, из которых они состоят, и некоторые другие величины, их характеризующие.

Оказалось также, что измерение ряда величин может быть проведено методами радиолокационной астрономии значительно точнее, чем оптическим телескопом. Так, измерение расстояния до планет Солнечной системы гораздо точнее можно осуществить с помощью радиолокационной астрономии.

Как известно, среднее расстояние от Земли до Солнца называется астрономической единицей. С помощью оптических телескопов эта величина в 1950 г. была определена равной 149527000±10000 км. Проведенные десятью годами позже в СССР, Англии и США практически совпадающие между собой измерения астрономической единицы радиолокационным способом дали существенно отличный результат: 149597868±0,3 км, т. е. приблизительно на 70 тыс. км больше, чем ранее было принято астрономами на основании измерений оптическими телескопами. Ошибка прежних измерений оказалась в семь раз больше предполагаемой.

Собственно говоря, в этом не было ничего удивительного. Дело заключается в том, что оптическими методами невозможно проведение прямого измерения расстояния от Земли до какого-нибудь небесного тела. Приходилось использовать косвенные методы, основанные на измерении разности угловых положений небесного тела, на небесной сфере при наблюдении этого тела из различных точек земной поверхности, расстояния между которыми должны быть известны. Следует иметь в виду, что в построенном на основе такого рода измерений треугольнике известное расстояние (расстояние между двумя точками на поверхности Земли) всегда гораздо меньше, чем два других, неизвестных (искомых). Таким образом, данные, полученные путем прямого измерения с помощью астрономических радиолокаторов, отличаются высокой точностью.

Известный советский ученый Владимир Александрович Котельников (р. 1908 г.) пишет по этому поводу: «Интересно отметить, что достигнутая точность измерения расстояний космическим локатором на несколько порядков выше, чем точность геодезических измерений расстояний на поверхности Земли. Это обусловливается тем, что в первом случае радиоволны проходят основной путь в безвоздушном пространстве, где их скорость строго постоянна.

Кроме измерения расстояний, локаторы, как было упомянуто, позволяют измерять скорости сближения с планетой или удаления ее от нас — также с очень большой точностью — но смещению частоты колебаний отраженного сигнала. Например, скорость изменения расстояния до Венеры измерялась нами с точностью, превосходящей 1 см/с…

…Радиолокация позволила намного точнее, чем раньше, предвычислять положение планет, что стало сейчас необходимым для космических полетов»^[363].

В связи с проводившимися в Советском Союзе исследованиями космического пространства и планет Солнечной системы большая работа была проведена по созданию новой теории движения так называемых внутренних, или земных, планет Солнечной системы, к числу которых, кроме Земли, относятся Меркурий, Венера и Марс. Эти четырепланеты (включая Землю) близки между собой по размерам, химическому составу, средней плотности вещества. Было проведено большое количество радиолокационных наблюдений.

Как уже говорилось, методы радиолокационной астрономии дают возможность определять время вращения планет вокруг собственной оси. До появления радиолокаторов эта задача решалась с помощью оптических инструментов путем фиксации перемещения отдельных наблюдаемых точек на поверхности планеты. Использование оптических методов встретило затруднения применительно к Венере, поскольку эта планета покрыта густыми облаками. Отдельные наблюдатели оценивали период ее вращения от 15 часов до 225 земных суток.

Рис. 56. Профиль Марса вдоль его экватора на широте 21° с. ш.

Применение радиолокационных методов позволило с большой точностью измерить период вращения Венеры вокруг своей оси. По данным, полученным в Советском Союзе, эта величина принимается в настоящее время равной 243,04±0,03 земных суток, а по данным, полученным в США, — 243,16 суток. Сходимость очень хорошая. Было установлено, что Венера вращается в сторону, противоположную вращению других планет Солнечной системы. Объяснение этому феномену до сих пор но найдено.

С помощью локационных измерений оказалось возможным определить рельеф планеты. На рис. 56 представлен профиль высот поверхности Марса на параллели 21° с. ш.^[364]

Относительно космического локатора, использовавшегося в описанных экспериментах. Направление радиоволн на исследуемое небесное тело и прием радиоволн, отраженных от этого тела, производился с помощью большой параболической антенны с диаметром параболоида 70 м, установленной в Центра космической связи в Крыму (рис. 57)^[365]. От мощного передатчика радиолокатора с помощью этой антенны на поверхность Венеры при минимальном расстоянии между Землей и Венерой передавалось несколько сот ватт, а при максимальном расстоянии — несколько ватт.

Большой параболоид локатора был создан с высокой степенью точности — отклонения от идеальной поверхности не превышали 1 мм. Особенно важно было то, что даже при сильном ветре, вызывающем некоторую деформацию, параболоид сохраняет форму с требуемой точностью. В этом сказалось умение конструкторов и строителей, которыми руководил известный советский ученый и инженер, академик Николай Прокофьевич Мельников.

Приемное устройство локатора должно было обладать огромной чувствительностью. Для этого принимаемый сигнал сначала усиливался парамагнитным усилителем (мазером^[366], т. е. квантовым генератором микроволн) на кристалле рубина, охлажденного жидким гелием до температуры 4 К (—269 °C), а затем поступал на усилители обычного типа. В целом чувствительность приемного устройства была необычайно высокой.

В этом разделе нам осталось остановиться еще на одном очень актуальном факторе научно-технического прогресса — ЭВМ.

Тенденция заменить физический, ручной труд человека сначала мускульной силой прирученных животных, а затем машинами (двигателями и механическими орудиями) — очень старая тенденция, развитие которой сопровождалось качественными скачками. Одним из таких скачков было, например, создание самолета — летательного аппарата тяжелее воздуха, поднимающегося с земли и затем летящего над ней наподобие огромной механической управляемой, по желанию — с борта или с земли, птицы.

Рис. 57. Приемно-передающая полноповоротная антенна.

По мере развития человеческой цивилизации все более возникала потребность в машинизации умственного труда, естественно в той мере, в какой это представлялось возможным.

Следует отметить, что память является непременным условием умств: иного труда. В человеческой памяти хранится огромное количество сведений, или, как теперь говорят, огромное количество информации, получаемой разными путями человеком за время его жизни. Информация — основной материал процесса мышления человека.

Ниже мы кратко расскажем о современных электронных вычислительных машинах, но прежде хотелось бы обсудить вопрос, по которому иногда ведутся споры, высказываются различные точки зрения, а именно: может ли быть создана настолько совершенная машина, чтобы она имитировала человеческий интеллект? В значительной мере этому вопросу посвящен сборник статей «Кибернетика. Перспективы развития» серии^[367] «Кибернетика. Неограниченные возможности и возможные ограничения».

Конечно, современные ЭВМ могут выполнять некоторые виды умственной работы человека лучше, чем сам человек. Общеизвестно, например, что многие сложные вычисления современные ЭВМ могут проделать лучше и гораздо быстрее человека.

Однако перед тем, кто поставил бы своей задачей создать такое совершенное техническое устройство, которое обладало бы человеческим интеллектом, сразу возникли бы огромные трудности. Прежде всего создать такое до неправдоподобия совершенное устройство, каким является человеческий мозг — центр высшей нервной деятельности, продукт длиннейшей эволюции, — задача невероятно сложная.

Есть, однако, еще препятствие. Дело в том, что человек имеет общественную природу, он, по словам Маркса, «совокупность всех общественных отношений». Мотивы поступков человека, его волеизъявление в своем большинстве носят социальный характер.

Некоторые ученые считают: если, преодолев все трудности, удастся создать устройство, обладающее большой близостью к человеческому интеллекту, то знака равенства между ними все же поставить не удастся; так же как относительная истина стремится к абсолютной, но никогда ее не достигает.

Перейдем теперь непосредственно к ЭВМ — устройствам или совокупностям устройств, назначением которых является обработка информации, выполнение вычислений.

Создание первых устройств и приспособлений, облегчающих выполнение операций счета, относится, по-видимому, к IV в. до н. э. В античном мире широко использовалось устройство «абак», которое можно считать прообразом канцелярских счетов. Разновидности счетов — «суань нинь» — применялись в Китае во II в. н. э. Римлянином Витрувием в I в. до н. э. было изобретено устройство для подсчета числа оборотов колеса — так называемый таксометр: при каждом обороте колеса выпадал камешек. Прибор аналогичного назначения у греков назывался годометром, в этом приборе имелся циферблат.

В 1617 г. шотландский математик Д. Непер создал «палочки Непера» — устройство, выполняющее умножение многозначных чисел на однозначные. В XVII в. В. Паскаль, а позднее Г. В. Лейбниц создали механические вычислительные машины. В отличие от машины Паскаля, которая выполняла только сложение и вычитание, машина Лейбница выполняла также умножение и деление, возведение в степень и извлечение квадратного корня. Известно также о создании в 1742–1756 гг. М. В. Ломоносовым механических счетчиков и регистров. В России в 60—90-х годах XIX в. академиком 11. Л. Чебышевым было разработано несколько механических вычислителей. В 1874 г. русский инженер В. Т. Однер создал арифмометр оригинальной конструкции, которая оказалась настолько удачной, что к настоящему времени известно несколько десятков механических вычислительных машин, работающих по принципу Однера («колесо Однера»).

Выдающийся вклад в развитие вычислительной техники внес английский математик Чарльз Беббидж (1792–1871). В 1822 г. он изготовил действующую модель машины, названной им «разностная машина», которая позволяла вычислять с точностью до восьми знаков значения полиномов второй степени. Эта машина отличалась от арифмометров Б. Паскаля и Г. Лейбница тем, что при переходе к расчетам следующего значения функции не требовалось вмешательства человека. В 1833 г. Ч. Беббидж задумал создать «аналитическую машину», которая могла бы не только выполнять один раз заданное действие, по и осуществлять целую программу вычислений. Машина Беббиджа содержала все основные части современных вычислительных машин. Ее универсальные возможности были доказаны леди Лавлайс, дочерью поэта Байрона. Эта женщина, разработавшая первые программы для машины Беббиджа, не без основания считается первым программистом в мире. Здесь следует сказать, что Беббидж был первым, кто догадался использовать для записи команд и чисел в машине набор отверстий, выбиваемых определенным образом на карточке или ленте. Этот перфорационный принцип он заимствовал у французского изобретателя Ж. М. Жаккара, применявшего его на своем ткацком станке для производства тканей со сложным узором. Программы, составленные леди Лавлайс, показывали, как правила для расчета различных функций должны были быть переведены на язык перфокарт.

Проект Ч. Беббиджа опережал технические возможности его реализации и не привлек внимания инженеров. Лишь примерно через 100 лет конструкторы вернулись к идеям Беббиджа.

Важное место в истории вычислительной техники занимает Герман Холлерит, который использовал для обработки результатов переписи населения США в 1890 г. созданную им машину и перфокарту как носитель информации. Интересно отметить, что подобные машины впервые использовались в России в 1897 г. для обработки результатов переписи населения.

С именем Холлерита связано также основание первой фирмы, специализирующейся на производстве перфокарт и счетно-перфорационных устройств. Впоследствии эта фирма была преобразована в фирму IВМ — ныне одну из крупнейших в мире по производству ЭВМ.

Несмотря на то что все, казалось бы, предпосылки для создания быстродействующих счетных машин были налицо, первые ЭВМ появились лишь в 40-х годах нашего столетия. Это объяснялось необходимостью создания как адекватного теоретического базиса, так и соответствующих технических систем, основанных на радиоэлектронике. В конце 30-х годов английский математик А. Тьюринг показал, что различные проблемы могут быть решены с помощью машин, если эти проблемы или задачи могут быть выражены посредством конечного числа операций. В 1940 г. американскому математику Норберту Винеру приходит мысль использовать в вычислительных машинах не десятичную систему счисления, а двоичную (в этом случае любое число можно записать с помощью только двух цифр — единицы и нуля, например 2 запишется как 10, а 9 — как 1001), так чтобы главная часть машины имела дело не с арифметическими, а с логическими операциями. С тех пор двоичная система счисления, позволяющая записать любое число посредством комбинации нулей и единиц, равно как и бинарная логика (разработанная Джорджем Булем еще в прошлом веке), оперирующая суждениями, которые могут быть разложены на последовательность вопросов, требующих ответа лишь в форме «да» или «нет» («да» можно обозначить единицей, а «нет» — нулем), стала играть ключевую роль в вычислительной технике.

В то же самое время, а именно к концу 30-х годов, относятся и первые попытки использовать в вычислительных машинах электронные элементы. Вопрос состоял в том, как моделировать логические элементы машины. Это можно было делать с помощью электромеханических реле, но в таком случае скорость счета машины оставалась невысокой — порядка сотен и тысяч миллисекунд на одну операцию. Такая скорость была характерна для первых вычислительных машин, построенных в 40-х годах. Использование электронных ламп для конструирования логических элементов позволило повысить быстродействие машин на три порядка. Первая ЭВМ, использующая триггеры (логические элементы) на электровакуумных триодах, ЭНИАК (сокращение от английского названия «электронный числовой интегратор и вычислитель»), была создана в Пенсильванском университете в 1945 г. под руководством Дж. Маучли. Несмотря на то что ее работа была основана на десятичной системе счисления, ее быстродействие казалось тогда фантастическим — 0,2 мс на операцию (сложения).

1946 год явился в значительной степени переломным для развития вычислительной техники. Известный американский математик и физик Джон фон Нейман выдвинул и обосновал перспективы создания новых ЭВМ, в них предполагался переход на двоичную систему счисления, а также ввод и хранение программы в памяти ЭВМ аналогично данным. Идеи Неймана и постройка под его руководством новой ЭВМ — ЭДВАК — оказали существенное влияние на дальнейшее развитие вычислительной техники. Заметим, что быстродействие новой машины в четыре с лишним раза превышало быстродействие ЭНИАКа.

Прогресс вычислительной техники в 1940–1950 гг. был обусловлен появлением целого ряда работ по численному анализу. Кроме того, весьма важной оказалась возможность выражения в математических терминах способности машины принимать оптимальные решения, которая следовала из книги фон Неймана и О. Моргенштарна «Теория игр и оптимальное поведение», вышедшей в 1944 г. Наконец, К. Шенноном и Н. Винером были развиты представления, послужившие основой современной теории связи. Винер пришел к выводу, что математический оператор можно рассматривать как часть механизма управления и что к нему, в свою очередь, приложимы такие понятия, как обратная связь и стабильность, которые были введены для описания механических систем и электрических цепей. Идеи Винера, изложенные в его знаменитой книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», появившейся в 1948 г., оказались весьма продуктивными, и с их помощью удалось создать общую теорию информации и связи, применимую в самых различных областях — от физики до биологии и языкознания.

В развитии теории информации сыграли важную роль советские ученые А. Н. Колмогоров и А. Я. Хин-чин.

В СССР разработка первой отечественной ЭВМ с запоминаемой программой началась в 1947 г. в Киеве, в Институте электротехники АН УССР, под руководством академика С. А. Лебедева (1902–1974). Практическое использование этой машины, названной МЭСМ (малая электронная счетная машина), началось в 1951 г.

Серийное производство ЭВМ началось практически одновременно в СССР и США: прототипы первых отечественных машин — БЭСМ-1, «Стрела», М-2 — были созданы в 1952–1953 гг.; в США первые серийные машины появились в 1951 г. — IВМ-701 и Univac.

Парк ЭВМ увеличивался очень высокими темпами. Если в 1952–1953 гг. число электронных машин исчислялось десятками, то в 1965 г. во всем мире использовалось уже около 40 тыс. ЭВМ, в 1970 г. — свыше 100 тыс.

Говоря об областях применения первых цифровых ЭВМ, следует отметить, что наряду с научными расчетами достаточно четко обозначилась другая весьма обширная область применения ЭВМ — экономические расчеты. Появились ЭВМ, специально сконструированные для этих целей. В основном это были машины последовательного действия: последовательно выполняющие операции над десятичными числами, представленными в двоичной форме, т. е. использовали так называемую десятичную двоично-кодированную систему счисления. Особенностью этих машин является также то, что они обладают большими, по сравнению с ЭВМ для научных расчетов возможностями обработки буквенной информации. Машины этого типа получили широкое распространение.

В своем развитии от первых электронных вычислительных машин с программным управлением до современных ЭВМ вычислительная техника прошла несколько этапов. С каждым таким этапом обычно связывают понятие «поколения» ЭВМ.

К первому поколению ЭВМ (приблизительно 1950–1958 гг.) относятся ламповые, т. е. ЭВМ, построенные на электронных лампах с использованием дискретных радиодеталей и методов навесного монтажа. Почти все элементы, применяемые в этих ЭВМ, заимствованы из радиотехнического оборудования.

Первые запоминающие устройства строились на основе электронных ламп, электронно-лучевых трубок или магнитных барабанов и лент.

Дискретные электронные элементы на лампах были громоздкими, малонадежными, отличались высокой стоимостью и большим энергопотреблением. Все это существенно ограничивало возможности построения сложных устройств ЭВМ (арифметических, управления и др.). ЭВМ первого поколения работали в однопрограммном режиме, отсутствовало совмещение работы отдельных устройств во времени, что в целом наряду с низким быстродействием элементов отрицательно сказывалась на общей производительности ЭВМ.

Ко второму поколению относятся полупроводниковые ЭВМ (примерно 1959–1967 гг.), в которых электронные лампы были полностью заменены транзисторами^[368]. В технологии изготовления ЭВМ второго поколения широко применялись методы печатного монтажа.

В ЭВМ второго поколения были применены новые принципы и средства организации работы машин: совмещение операций ввода и вывода данных с вычислениями на центральном процессоре (т. е. в той части машины, которая предназначена собственно для вычислений), повышение быстродействия процессора за счет параллельного во времени выполнения частей одной-двух команд.

Структурно-логические решения, заложенные в наиболее совершенные ЭВМ второго поколения, сделали естественным одновременный ввод и исполнение нескольких программ — так называемое мультипрограммирование. С этим режимом работы ЭВМ связано понятие пакетной обработки информации: в ЭВМ загружается пакет нескольких программ с соответствующими данными. Управляющие программы, предназначенные для реализации режима мультипрограммирования, разработанные для ряда ЭВМ в 60-х годах, являются прообразом операционных систем ЭВМ, относимых к третьему поколению.

Важным достижением вычислительной техники 60-х годов явилось широкое внедрение методов и средств автоматизации программирования.

Программы для первых ЭВМ составлялись на языке команд, используемом индивидуально для каждой конкретной машины. В процессе совершенствования ЭВМ такой метод становится не только неудобным, но и непригодным, если речь идет об описании сложных алгоритмов. Поэтому параллельно с техническим совершенствованием ЭВМ идет работа по созданию универсальных языков, пригодных для широкого класса машин. Важную роль в развитии программирования сыграли работы советских математиков А. А. Ляпунова и М. Р. Шура-Бура, создавших в 1952–1953 гг. так называемый операторный метод программирования. Впоследствии были разработаны универсальные языки, получившие широкое распространение в 60-х годах (АЛГОЛ — от англ. Algorithmic Language, ФОРТРАН — от англ. FORmula TRANslation, КОБОЛ и др.).

В середине 60-х годов появились так называемые интегральные схемы. Интегральная технология позволила в едином технологическом процессе создавать на миниатюрной монокристаллигческой пластинке полупроводника (кремния, германия) значительное количество логических элементов.

Если первые интегральные схемы (ИС) имели малый уровень интеграции (несколько логических элементов на кристалле), то в 70-х годах появились ИС среднего уровня интеграции (СИС), содержащие от нескольких десятков до нескольких сот элементов. Следующий этап интегральной технологии связан с созданием ВИС — больших интегральных схем (тысячи элементов).

Важно отметить, что при массовом изготовлении интегральные схемы оказываются относительно дешевыми. Увеличение уровня интеграции определило устойчивую тенденцию к постоянному снижению стоимости интегральных схем в расчете на один логический элемент.

К третьему поколению ЭВМ (середина 60-х годов) относят машины, построенные на интегральных схемах. Характерной особенностью этого этапа развития вычислительной техники является разработка семейств программно-совместимых ЭВМ, отличающихся большой производительностью, максимальным объемом оперативной памяти, составом периферийного оборудования. Такие семейства ЭВМ позволили решить задачу рационального (с точки зрения затрат) выбора ЭВМ для разнообразных конкретных применений.

Примерами таких семейств ЭВМ являются IBM 360/370 (США) и ЕС^[369] ЭВМ (страны СЭВ). Машины этих семейств отличаются развитыми операционными системами. Интегральная технология и техника микропрограммного управления обусловили возможность увеличить число аппаратно реализуемых операций.

Как уже отмечалось, первоначально ЭВМ предназначались для производства арифметических и логических операций. Основное их назначение определялось необходимостью решения прежде всего вычислительных задач. Только позднее, по мере накопления опыта работы с ЭВМ и развития их устройств, стало ясно огромное значение, которое имеют ЭВМ для хранения и разного рода информационно-логической обработки огромных информационных массивов (так называемых баз данных).

Здесь, может быть, уместно провести такую историческую аналогию: на протяжении многих лет (нескольких десятилетий) кузов легковых автомобилей напоминал скорее кузов конных экипажей (которые он заменил), чем их современный внешний вид.

Новый этап использования ЭВМ связан с появлением быстродействующих и весьма емких запоминающих устройств (на магнитных лентах и дисках, а затем в виде монокристалла), что позволило хранить огромные объемы информации. Справедливости ради следует отметить, что это свойство само по себе еще не позволило бы перейти к эффективному режиму выполнения информационно-логических задач, если бы одновременно не был решен вопрос быстрого поиска в этих массивах. Последняя задача получила свое решение в 60-х годах, когда на базе разработанных соответствующих программных средств начали появляться автоматизированные информационные системы, ставшие прообразом нынешних банков данных.

Здесь следует отметить еще одно чрезвычайно важное обстоятельство. При создании и эксплуатации ЭВМ первых двух поколений практически не решался вопрос обеспечения удаленного доступа к ЭВМ. Появление баз данных и резкое повышение мощности вычислительных ресурсов поставили на повестку дня задачу, связанную с тем, что наиболее эффективное их использование возможно лишь при обеспечении одновременного доступа к ним сразу многих потребителей, находящихся географически в самых разных точках.

Произошло фактическое слияние ЭВМ с системами передачи данных. Для потребителя это означало возможность обращения к любой ЭВМ (и соответствующей базе данных) независимо от географического места расположения этой ЭВМ.

Здесь, возможно, вновь уместно обратиться к другой аналогии, связанной с объединением энергетических установок в единую региональную (а затем государственную и межгосударственную) сеть.

Объединение в единую систему таких средств, как информационно-вычислительные мощности, программные системы, базы данных и системы связи (телефонные, спутниковые, оптико-волоконные и другие каналы), оказало колоссальное влияние на саму концепцию организации хранения и доступа к системам информации («базам знаний»), при которой любой потребитель в произвольный момент времени имеет доступ к специально организованным информационным массивам, расположенным в соответствующих информационно-вычислительных центрах практически любой точки земного шара.

Отмеченная выше возможность хранения, быстрого поиска и передачи информации означает революцию в системах накопления и доступа к освоенным знаниям. Наступает очень важный в жизни человечества этап «безбумажной информатики»: информация поступает к специалистам прямо на рабочее место — на соответствующие устройства отображения (дисплеи), расположенные в удобных и легкодоступных для потребителя местах.

С другой стороны, не менее, а, может быть, даже более важное значение приобретает все более широкое внедрение такого рода средств и в быт.

Таким образом, информационная инфраструктура, основанная на слиянии ЭВМ, систем связи (в том числе космической) и баз знаний, становится важнейшим фактором в дальнейшем развитии электронной и вычислительной техники.

Область применения современных ЭВМ (от дешевых карманных калькуляторов до упоминавшихся выше сверхмашин) широка и разнообразна. Вероятно, наибольшее применение ЭВМ нашли в системах управления технологическими процессами — иначе говоря, в автоматизации производства. Здесь чаще всего применяются микроЭВМ, имеющие высокое быстродействие и развитую память. Хорошим примером служат станки с программным (числовым) управлением; в этом случае одна микроЭВМ может обслуживать несколько станков, производительность труда весьма существенно повышается. Особо крупные агрегаты и машины (например, большие прокатные станы, сталеплавильные и доменные печи в металлургии, корабли, самолеты и др.) чаще всего оборудуются индивидуальными микроЭВМ.

Все более широкое применение ЭВМ разных классов (включая самые крупные) находят в планировании, в так называемом организационном управлении на производственных предприятиях, в торговле, в научно-исследовательских учреждениях, в управлении отраслями, в статистике, в финансовых и других учреждениях. Одним словом, ЭВМ все шире используются во всех сферах общества.

Все это приводит к необходимости разработки большого числа различных программ для ЭВМ, такой организации работы в этой области, чтобы по возможности исключить дублирование. Складывается на первый взгляд удивительное положение: разработка программ, или, как говорят, математическое обеспечение, ЭВМ становится (пожалуй, уже стало) дороже собственно ЭВМ.

Появление в большом количестве и высокого технического уровня различных классов ЭВМ стало важнейшей технической базой кибернетики (от греч. куЬегпёикё — искусство управления) — науки, основателем которой был американский ученый Норберт Винер (1894–1964) и содержанием которой являются общие законы получения, хранения, передачи и переработки информации. Кибернетикой рассматриваются так называемые кибернетические системы, к числу которых относятся автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции (от лат. populus — народ, население; совокупности особей одного вида, длительно занимающие определенное пространство и воспроизводящие себя в течение большого числа поколений), человеческое общество. Теоретическую основу кибернетики составляют теория информации, теория алгоритмов, теория автоматов, исследование операций, теория оптимального управления, теория распознавания образов и др.

Космические исследования

Слово космос является синонимом слова Вселенная. Часто космос разделяют несколько условно на ближний, который возможно исследовать в настоящее время при помощи искусственных спутников Земли, космических аппаратов, межпланетных станций и других средств, и дальний — все остальное, несоизмеримо большее. По сути дела, под ближним космосом понимается Солнечная система, а под дальним — необъятные просторы звезд и галактик.

Поскольку вопросы астрономии и астрофизики, хотя, конечно, очень кратко, были рассмотрены ранее, настоящий и последний раздел книги будет посвящен космонавтике. Космонавтика, или, как ее иногда называют, астронавтика, объединяет в себе полеты в космическое пространство, совокупность отраслей науки и техники, служащих для исследования и использования космического пространства в интересах нужд человечества с использованием различных космических средств. Началом космической эры человечества считается 4 октября 1957 г. — дата, когда в Советском Союзе был запущен первый искусственный спутник Земли.

Начало теории космических полетов было положено широко известным русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским (1857–1935), большую часть своей жизни работавшим учителем физики и математики в Калуге. Вот что писал о Циолковском один из наиболее крупных советских ученых — Мстислав Всеволодович Келдыш (1911–1978): «В 1903 г. вышла одна из его основных работ — «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой были указаны главнейшие направления развития ракетной техники. По этим направлениям действительно пошло последующее развитие исследований космоса.

К. Э. Циолковским были изучены основные принципы баллистики ракет, предложена схема жидкостного ракетного двигателя, установлены закономерности, определяющие реактивную силу двигателя. Им были предложены схемы космических кораблей и даны широко вошедшие сейчас в практику принципы конструирования ракет. К. Э. Циолковский был страстным пропагандистом возможности осуществления космических полетов в скором будущем»^[370].

Рис. 58. Простейшая схема устройства ракеты 1— камера сгорания; 2 — сопло.

Рискуя рассказывать читателю об уже хорошо известных ему предметах, мы все-таки скажем несколько слов о ракетном двигателе. Дело в том, что ракета — единственное средство для полетов в космическое пространство. Ракета — это летательный аппарат, принцип работы которого — следствие третьего закона механики Ньютона: закон сохранения импульса. На рис. 58 приведена простейшая схема устройства ракеты. Поскольку ракета космического двигателя предназначена для полетов в очень разреженном и практически полностью безвоздушном пространстве, она должна «нести с собой» не только топливо ¡(горючее), но и окислитель, каковым в обычных условиях (но не в ракетах космического двигателя!) является кислород воздуха.

В настоящее время наибольшее применение получило жидкое топливо и окислители, а также твердое топливо, содержащее окислитель в своем составе (типа пороха). Отсюда возникли термины ЖРД — жидкостный ракетный двигатель и РДТТ — твердотопливный ракетный двигатель. В качестве жидкого горючего в настоящее время чаще всего применяются керосин, диметилгидразии несимметричный Н₂N — N(CH₃)₂, гидразин N₂H₄, водород жидкий, аммиак жидкий и некоторые другие, а в качестве жидких окислителей — кислород жидкий, четырехокись азота N₂O₄, азотно-кислотные ракетные окислители (растворы окислов азота в азотной кислоте), перекись водорода Н₂O₂ и некоторые другие.

Как видно из рис. 58, ракета имеет два основных элемента: камеру сгорания и сопло. Существуют различные конструкции ракет, но любая из них имеет эти два обязательных элемента. При пуске ракеты с ЖРД в камеру сгорания начинают поступать топливо и окислитель. В результате горения топлива образуются продукты сгорания, обладающие высокой температурой: химическая энергия топлива превращается в тепловую. Продукты сгорания вследствие разности давлений в камере и во внешнем пространстве с большой скоростью вытекают через сопло наружу — происходит преобразование тепловой энергии в механическую (кинетическую) энергию струи газа (продуктов сгорания). Вытекающая, как уже сказано, с большой скоростью, достигающей 3000–4500 м/с, струя газов создает, согласно закону сохранения импульса, реактивную силу тяги. В этом вся суть дела. Ракета, которой в космическом пространстве «не от чего отталкиваться», движется в результате образующейся реактивной силы.

Чрезвычайно важно отметить, что скорость, развиваемая ракетой (а вместе с ней и всем космическим летательным аппаратом) на активном участке пути, т. е. на том сравнительно коротком участке, пока работает ракетный двигатель, должна быть достигнута очень и очень высокая.

Существует понятие так называемых космических скоростей: первой, второй и третьей. Первой космической скоростью называется такая скорость, при достижении которой тело (космический аппарат), запущенное с Земли, может стать ее спутником. Если не учитывать влияния атмосферы, то непосредственно над уровнем моря первая космическая скорость составляет 7,9 км/с и с увеличением расстояния от Земли уменьшается. На высоте 200 км от Земли она равна 7,78 км/с. Практически первая космическая скорость принимается равной 8 км/с.

Для того чтобы преодолеть притяжение Земли и превратиться, например, в спутник Солнца или достигнуть какой-нибудь другой планеты Солнечной системы, запускаемое с Земли тело (космический аппарат) должно достигнуть второй космической скорости, принимаемой равной 11,2 км/с.

Третьей космической скоростью у поверхности Земли телу (космическому аппарату) необходимо обладать в том случае, когда требуется, чтобы оно могло преодолеть притяжение Земли и Солнца и покинуть Солнечную систему. Третья космическая скорость принимается равной 16,7 км/с.

Рис. 59. Схема полета «Зонда-6» с облетом Луны

Штриховая линия — орбита спутника и траектория движения без коррекции.

Космические скорости по своему значению огромны. Они в несколько десятков раз превышают скорость звука в воздухе. Только из этого ясно видно, какие сложные задачи стоят в области космонавтики.

Большое значение имеет расчет траекторий полета космических аппаратов, в котором должна преследоваться основная цель — максимальная экономия энергии. При расчете траектории полета космического аппарата необходимо определять наиболее выгодное время и по возможности место старта, учитывать аэродинамические эффекты, возникающие в результате взаимодействия аппарата с атмосферой Земли при старте и финише, и многое другое.

Многие современные космические аппараты, особенно с экипажем, имеют относительно малые бортовые ракетные двигатели, главное назначение которых — необходимая коррекция орбиты и осуществление торможения при посадке. При расчете траектории полета должны учитываться ее изменения, связанные с корректировкой. Большая часть траектории (собственно, вся траектория, кроме активной ее части и периодов корректировки) осуществляется с выключенными двигателями, но, конечно, под воздействием гравитационных полей небесных тел. На рис. 59 в качестве примера представлена орбита автоматической межпланетной станции «Зонд-6», запущенной 10 ноября 1968 г. с территории Советского Союза, облетевшей Луну и сделавшей фотографирование обратной ее стороны; 17 ноября спускаемый аппарат станции приземлился в заданном районе Советского Союза.

В создании летательных космических аппаратов наиболее трудной задачей является, вероятно, разработка и производство ракетного двигателя. Космические скорости, как уже говорилось, очень большие, а летательный аппарат должен достигнуть одной из них. Поэтому ракетный двигатель должен иметь огромную мощность, измеряемую десятками миллионов киловатт.

Оказывается, что одноступенчатая ракета не в состоянии придать аппарату скорость, равную первой космической скорости, а тем более второй и третьей. Дело заключается в том, что для достижения первой космической скорости одноступенчатой ракетой вес горючего и окислителя должен был бы составить 93–96 % веса всей ракеты в целом. Создать такую конструкцию практически невозможно.

Поэтому приходится применять составные ракеты (многоступенчатые). На рис. 60 представлена принципиальная пакетная схема многоступенчатой (составной) ракеты. Действие составной ракеты, состоящей из нескольких ступеней, заключается в том, что отдельные ракеты (ступени) включаются в работу одна за другой, последовательно, причем после израсходования топлива одной ступени и завершения работы ее ракетного двигателя ступень отделяется. Таким образом, по мере отделения отработавших ступеней вес ракеты в целом уменьшается, а это значит, что полезный груз при том же общем запасе топлива может получить большую скорость, чем в случае одноступенчатой ракеты.

Составные ракеты, конструкция которых может быть различной, способны развивать первую, вторую и третью космические скорости.

Следует отметить, что теория составных ракет принадлежит Циолковскому.

Большинство летательных космических аппаратов (особенно с экипажем) имеют на борту источник тока (солнечную батарею, состоящую из фотоэлементов^[371], или топливные элементы^[372], или электрические аккумуляторы), который служит для питания ряда систем: терморегулирования, радиосвязи и радиотелеметрии, бортовой ЭВМ, ориентации, жизнеобеспечения и некоторых других.

В Советском Союзе среди организаций и отдельных ученых и конструкторов, работы которых (вслед за работами Циолковского) лежат в основе современной космонавтики, следует назвать Газодинамическую лабораторию (ГДЛ), созданную в 1921 г., в которой под руководством выдающегося советского ученого и конструктора Валентина Петровича Глушко (р. 1908) в 1929 г. были начаты разработки жидкостного и электрического ракетных двигателей, и Группу изучения реактивного движения (ГИРД), образованную в 1932 г., сыгравшую наряду с ГДЛ под руководством выдающегося советского ученого и конструктора Сергея Павловича Королева (1907–1966) основную роль в зарождении советского ракетостроения. В конце 1933 г. ГДЛ и ГИРД были объединены в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ).

Если начало космической эры на Земле связывают, как уже говорилось, с запуском 4 ноября 1957 г. в СССР первого искусственного спутника Земли и, следовательно, с достижением спутником первой космической скорости, то второй важнейший этап в развитии космонавтики — день первого космического полета человека.

12 апреля 1961 г. советский гражданин Юрий Алексеевич Гагарин (1934–1968), ставший известным всему миру, совершил космический полет, облетев Землю на корабле «Восток» за 1 ч 48 мин. Это была большая победа человеческого гения, новая страница развития космонавтики.

Рис. 60. Принципиальная схема многоступенчатой составной ракеты.

1 — топливные отсеки; 2 — реактивные двигатели; 3 — полезный груз; 4 — головной обтекатель; 5 — отсек аппаратуры управления; 6 — силовые узлы связи ступеней.

Рис. 61. Схема ядерного ракетного двигателя.

1 — бак с жидким водородом; 2—насос; 3 — турбина для привода насоса; 4 — тепловыделяющие элементы ядерного реактора; 5 — сопло; в — защитный экран.

После этого последовало большое число запусков различных летательных космических аппаратов. Увеличивалось количество различных научно-технических задач, решаемых с целью дальнейшего изучения Луны, Земли, других планет Солнечной системы (Венеры, Марса). Советским космонавтом Алексеем Архиповичем Леоновым был впервые осуществлен выход в открытый космос, стали проводиться групповые полеты со стыковкой летающих космических аппаратов, намного увеличилась длительность полетов, появились автоматические межпланетные станции, стали применяться автоматические космические аппараты (например, луноходы) и многое другое.

Большим достижением, можно сказать, третьим историческим событием, в развитии космонавтики была лунная экспедиция, происходившая 16–24 июля 1969 г., в которой участвовали три американских космонавта (или, как говорят в США, астронавта) — Н. Армстронг, Э. Олдрин и М. Коллинз, — двое из которых (Н. Армстронг и Э. Олдрин) высаживались на поверхность Луны и пробыли на ней 21 ч 36 мин.

Каких же новых больших событий, новых исторических страниц можно ожидать в развитии космонавтики? Конечно, дать сколько-нибудь развернутый ответ очень трудно. Послушаем высказывания ученых.

Уже упоминавшийся выше один из крупнейших специалистов в области космонавтики, В. П. Глушко, пишет: «Начало 2-й половины XX в. ознаменовалось выходом человека в космос… Наша Родина открыла дорогу в космос^ Советский Союз первый осуществил полеты искусственных спутников Земли, Солнца, Луны, автоматических станций к Луне, Венере и Марсу, пилотируемых одноместных и многоместных кораблей, выход космонавта из корабля в открытый космос. Советские станции впервые достигли поверхности Луны и Венеры, сфотографировали обратную сторону Луны, осуществили мягкую посадку на Луну и передали на Землю изображение лунной панорамы. Первые мужчина и женщина, совершившие одиночные и групповые полеты в космосе, — граждане СССР»^[373].

И немного дальше В. II. Глушко пишет: «В эти дни^[374] во многих странах происходил переход от теоретических исследований, основоположником которых был К. Э. Циолковский, к лабораторным. Начали работать первые жидкостные ракетные двигатели, полетели первые жидкостные ракеты. Потребовалось около 30 лет упорного труда для создания первоосновы ракетной техники — мощных жидкостных ракетных двигателей с достаточно высокими показателями эффективности и надежности. Рождение этих двигателей открыло путь для разработки ракет различного назначения, решающих задачи освоения космоса»^[375].

И далее В. П. Глушко пишет: «Однако ограничение возможности жидкостных ракет для решения задач дальних полетов в космос заставляют форсировать работы ведущиеся в различных странах по созданию ядерных и электрических ракетных двигателей. Эффективное сочетание на ракете жидкостных и электрических ракетных двигателей расширит энергетические возможности, и долгое время такая ракета будет являться основным средством для полетов в пределах нашей Солнечной системы».

Ясная точка зрения. К сказанному необходимо добавить, что ядерный ракетный двигатель, схема которого |(с твердофазной активной зоной) показана на рис. 61, представляет собой ракетный двигатель, рабочим телом которого является какое-либо вещество (например, водород), а теплом для нагревания рабочего тела служит энерговыделение активной зоны ядерного реактора. Из приведенной схемы видно, что жидкий водород из бака I поступает в насос 2, приводом которому служит газовая турбина 3. Жидкий водород омывает снаружи ядерный. реактор и сопло, при этом нагревается и испаряется. Основная масса теперь уже газообразного водорода протекает через реактор, омывая его тепловыделяющие элементы 4 и за счет этого нагревается еще более. Нагретый газообразный водород поступает в сопло 5, в котором он расширяется и вытекает с большой скоростью наружу, создавая необходимую тягу.

Рис. 62. Схема электротермического ракетного двигателя.

1 — подвод рабочего тела; 2 — камера нагрева и сопло; 3 — нагревающие элемент; 4 — опора нагревающего элемента.

Необходимо также сказать несколько слов об устройстве электрического ракетного двигателя. Напомним, что мощность любого ракетного двигателя в конце концов определяется температурой газа, вытекающего через сопло, и массой этого газа. Жидкостныеракетные двигатели, как об этом уже говорилось, имеют в этом отношении определенные ограничения (трудности с увеличением забираемого с Земли количества топлива и окислителя, большой расход тепла при температуре порядка 3000 К и выше на диссоциацию газа^[376] и некоторые другие). Источником энергии электрического ракетного двигателя является бортовое устройство, вырабатывающее электрическую энергию (электрический генератор). До тех пор пока это устройство остается небольшим по своей мощности (солнечные или аккумуляторные батареи, современные топливные элементы), электрический ракетный двигатель, естественно, также имеет малую мощность, хотя в случае применения солнечных батарей может работать весьма долго. Такие установки используются для коррекции траектории и ориентации космических аппаратов, питания бортовых приборов и т. д. Важно заметить, что такие установки при малой силе тяги (в тысячи раз меньшей веса ракеты, почему они и не в состоянии вывести аппарат на орбиту искусственного спутника Земли)1 могут иметь огромную скорость истечения рабочего тела из сопла (10—100 км/с).

Если же на борту космического летательного аппарата находилась бы ядерно-энергетическая установка достаточно большой мощности, то ее функции в сочетании с жидкостным ракетным двигателем могли бы быть расширены.

Электрические ракетные двигатели разделяются на электротермические, электростатические (ионные) и электромагнитные (плазменные). Мы кратко остановимся только на одном из них — электротермическом; его схема показана на представленном рис. 62. Рабочее тело с малой молекулярной массой (например, водород, Н₂, аммиак N₂H₄) подается через патрубок 1 в камеру нагрева 2, переходящую в сопло. Камера нагрева и сопло выполняются из какого-либо жаростойкого материала, например вольфрама. В качестве нагревательного элемента служит жаростойкая (например, вольфрамовая) проволока 3, ток к которой подается от бортового генератора.

Специалисты считают также, что в дальнейшем развитии космонавтики важнейшее место займут долговременные орбитальные станции, использование которых является, как известно, одним из направлений космических исследований в СССР. Именно на этом пути могут быть сделаны новые исторические шаги в космонавтике.

Специалисты США, по крайней мере в настоящее время, особое внимание уделяют созданию и запуску крылатых летательных космических аппаратов многоразового использования. Вполне возможно, что на этом пути исследования космоса будут получены результаты большого значения.

Мы приводим выдержку из статьи А. П. Александрова: «Выход людей за пределы атмосферы нашей планеты — одно из потрясающих событий нашего времени, связанное с именем замечательного советского ученого, Главного конструктора ракетно-космических систем, дважды Героя Социалистического Труда, академика Сергея Павловича Королева. Деятельность С. П. Королева и значение ее невозможно переоценить.

Мне не пришлось непосредственно работать с Сергеем Павловичем, но по ряду вопросов мы с ним встречались. Мы обсуждали различные виды ракетного топлива, возможность применения ядерных двигателей в ракетной технике. Нам обоим были интересны довольно многочисленные проблемы. Чтобы поговорить по этим вопросам, я приехал в организацию, которой руководил Сергей Павлович. Сначала он показал мне множество разработок, проведенных его организацией, а затем пригласил в свой кабинет. Там были развешаны чертежи, по которым он мне рассказал о планах проникновения в космическое пространство, познакомил с расчетами и траекториями различных полетов— к Луне, облет Луны, на Венеру, к Марсу. Мне казалось, что я попал в какую-то совершенно фантастическую ситуацию. Надо сознаться, что хотя я не впервые увидел сложные технические новинки и проекты, но все увиденное там произвело на меня глубочайшее впечатление. Как будто я попал в невероятный фантастический мир. Даже не верилось, что можно в столь короткие сроки и человеческими силами решить подобные задачи.

Рис. 63. Схема радиорелейной связи с использованием спутника связи с ретранслятором.

1 — оконечный пункт линии; 2 — промежуточный пункт; 3 — земная станция радиосвязи со спутником; 4 — искусственный спутник Земли.

Мы долго разговаривали, обсуждали разные варианты использования — в космосе, на Земле, под водой и т. д. — той техники, которая у нас уже имелась. Сергей Павлович подробно рассказывал о том, как решаются те или другие задачи. После этой встречи у меня сложилось впечатление о Сергее Павловиче как о богато одаренном человеке, целеустремленном, требовательном к строгости научных рассуждений, к собственным разработкам. После этого мы не раз встречались, вместе рассматривали различные задачи, и каждый раз меня поражала глубина, с которой он подходил к их решению. К тому времени в ракетной технике образовалось много направлений, их создали и возглавляли замечательные конструкторы, очень квалифицированные люди. Тем не менее Сергей Павлович выделялся даже среди этих выдающихся конструкторов.

Весьма полезным для развития ракетно-космической техники оказалось сотрудничество Сергея Павловича с Мстиславом Всеволодовичем Келдышем. Келдыш был увлечен той деятельностью, которую развивал Королев, он очень быстро направил в эту сферу внимание многих великолепных математиков, механиков и других специалистов. Именно он первый стал применять в ракетной технике вычислительные машины, которые до этого в их зачаточном состоянии применялись только в области ядерной физики. Участие Келдыша в этих разработках позволило решить, по сути дела, все задачи механики, которые ставились в этих сложных условиях. К Королеву и Келдышу примыкал еще Игорь Васильевич Курчатов. Этот знаменитый триумвират, или „три К“, как мы их называли, представлял собой творческое содружество, сыгравшее огромную роль в укреплении могущества нашей Родины»^[377].

Последний вопрос, на котором мы остановимся, будет касаться реальной пользы, приносимой космонавтикой уже в настоящее время. Конечно, не надо забывать, что использование космонавтики в интересах мирной деятельности людей делает только еще свои первые шаги, но тем интереснее и значимее уже достигнутые результаты.

Остановимся прежде всего на связи. Именно в этой области космонавтика хорошо помогает практике. На рис. 63 показана схема радиорелейной связи с использованием так называемого стационарного искусственного спутника Земли. Небесная механика позволяет так рассчитать орбиту спутника, что спутник будет все время находиться над одной и той же точкой Земли^[378]. Именно такой стационарный спутник (4) представлен на рис. 63. Можно, конечно, сооружая радиорелейную линию связи, обойтись и без спутника. Как известно, радиорелейная линия служит для того, чтобы передавать в пределах своего расположения огромную информацию в виде телефонно-телеграфных сообщений, радиосообщений, телевизионных программ. Проволочной связи между промежуточными пунктами 2 (см. рис. 63), конечно, нет, но каждый из них снабжается ретрансляционными устройствами и должен находиться на расстоянии, во всяком случае не большем 100 км от своего ближайшего соседа. При больших длинах радиорелейных линий это дело дорогое. Как видно из последнего рисунка, спутник делает возможным «замещение» большого числа промежуточных пунктов 2 и позволяет фактически намного увеличить, например, дальность передачи телевизионных программ.

В Советском Союзе широкое распространение получили наземные ретрансляционные станции «Орбита», которые принимают телевизионные программы, например из Москвы, через спутники связи, усиливают их и делают возможным принимать их непосредственно домашними телевизорами в самых отдаленных районах СССР. Искусственные спутники Земли имеют очень большое значение для метеорологии, предсказания погоды. Со спутников делаются фотографии облачности, развития циклонов и т. д.

Может на первый взгляд показаться странным, но искусственные спутники Земли все более успешно используются в геологических целях — для поиска полезных ископаемых. Дело заключается в том, что по характеру и распределению растительности, по рельефу местности, особенно на больших площадях, и некоторым другим показателям, получаемым из фотографий со спутников, появляется возможность судить о вероятности открытия в том или другом месте различных полезных ископаемых.

Фотографии, получаемые со спутников, представляют интерес с разных точек зрения. На них можно видеть состояние сельскохозяйственных культур, снежного покрова и разлива рек, лесные пожары и многое другое. Ясно, что эти фотографии очень важны для геодезии и картографии. Если учесть большие работы научного характера, а также специфические технологические работы, то делается совершенно ясной целесообразность специализированных автоматических искусственных спутников Земли, а также пилотируемых долговременных орбитальных многоцелевых станций. Все это делается в Советском Союзе.

Примечания

1

Кузнецов В. Г. Современная наука и философия. М., 1981, с. 10.

(обратно)

2

К. Манолов, В. Тютюник. Биография атома. М.: Мир, 1985, с. 5.

(обратно)

3

Л. Морган разделил историю человечества на три эпохи: дикость, варварство (начало — появление гончарного производства, конец — возникновение письменности), цивилизация. Ф. Энгельс, как известно, принял эту периодизацию, хотя и отмечал ее условность.

(обратно)

4

Бернал Дж. Наука в истории общества. М., 1956, с. 81–82.

(обратно)

5

Цит. по: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов. М., 1980, с. 37.

(обратно)

6

Выдержки из сочинений Гераклита цит. по: История философии. М., 1957, т. 1, с. 78–79.

(обратно)

7

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 3, с. 126.

(обратно)

8

Цит. по: История философии, т. 1, с. 103.

(обратно)

9

Цит. по: Нерсесян В. С. Сократ. М., 1980, с. 34.

(обратно)

10

Силлогизм — такая форма умозаключения, когда из двух посылок вытекает заключение. Например, из двух суждений (посылок): «все металлы электропроводпы» и «медь — металл» — следует заключение — «медь электропроводка».

(обратно)

11

Первый вариант этого афоризма: «Сократ мне друг, но истина — больший» — принадлежит Платону.

(обратно)

12

Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 29, с. 255.

(обратно)

13

Аксиома (от греч. axioma) — положение, принимаемое без доказательства вследствие его убедительности.

(обратно)

14

Цит. по: Азерников В. 3. Неслучайные случайности: Рассказы о великих открытиях и выдающихся ученых. М., 1972, с. И—15.

(обратно)

15

По-видимому, завершение этой реформы выходит не только за пределы правления Сервия Туллия, но и за весь «царский период».

(обратно)

16

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 14, с. 302.

(обратно)

17

Интересующимся можно порекомендовать кн.: Утченко С. Л. Юлий Цезарь. М., 1976.

(обратно)

18

Напомним, что древнегреческий историк и писатель Плутарх жил в 46—120 гг. н. э.

(обратно)

19

Цит. по: Утченко С. Л. Юлий Цезарь, с. 23.

(обратно)

20

Цит. по: Там же, с. 22.

(обратно)

21

Цит. по: Там же.

(обратно)

22

Цит. по: Там же, с. 15.

(обратно)

23

Октавиан был внучатым племянником Цезаря, усыновленным им по завещанию.

(обратно)

24

Слово «император» произошло от слова imperium — верховная военная власть. Строй, установившийся со времен Августа, получил название принципата.

(обратно)

25

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 133.

(обратно)

26

Отрывки из поэмы Лукреция «О природе пещей» цит. по: История философии, т. 1, с. 144.

(обратно)

27

Цит. по: Там же, с. 145.

(обратно)

28

Напомним, что начало книгопечатания в Европе относят к 40-м годам XV в.

(обратно)

29

Цит. по: История философии, т. 1, с. 161.

(обратно)

30

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 22, с. 469.

(обратно)

31

Там же, т. 19, с. 311.

(обратно)

32

О Копернике и Кеплере мы расскажем в главе третьей.

(обратно)

33

Цензор — одна из высших государственных должностей в Древнем Риме.

(обратно)

34

Или первобытнообщинному строю (в странах, где рабовладельческого строя не было).

(обратно)

35

При трехпольной системе земледелия пашня делится, как Известно, на три поля: на одном из них сеятся озимые культуры, на втором — яровые, третье остается свободным (под паром). Производится ежегодное чередование полей.

(обратно)

36

Маркс И., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 23, с. 726–727.

(обратно)

37

Там же, с. 760.

(обратно)

38

Там же, т. 7, с. 360–361.

(обратно)

39

Бернал Дж. Наука в истории общества. М., 1956, с. 155.

(обратно)

40

В наше время римский папа является главой расположенного в Риме государства — г. Ватикана с населением около тысячи человек.

(обратно)

41

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 29, с, 325.

(обратно)

42

Цит. по: Бернал Дж. Наука в истории общества, с, 184.

(обратно)

43

Кроме магнитного компаса, существуют также: гироскопический компас, основанный на свойстве быстро вращающегося тела (гироскопа) сохранять неизменным направление оси вращения; астрономический компас, специальное устройство которого всегда следит за каким-либо небесным светилом; радиокомпас, могущий фиксировать направление на радиомаяках.

(обратно)

44

Цит. по: История философии. М., 1957, т. 1, с. 61.

(обратно)

45

Название «опиумные войны» произошло по той причине, что формально война 1840–1842 гг. началась в результате того, что китайские власти заставили английских торговцев сдать ввозимый в Китай опиум и уничтожили его.

(обратно)

46

Цит. по: История философии, т. 1, с. 177.

(обратно)

47

Цит. по: Там же.

(обратно)

48

Цит. по: Там же.

(обратно)

49

Дымный (черный) порох состоит, как известно, из селитры, серы и древесного угля. Его важной особенностью (как и всех порохов) является способность к горению без доступа воздуха: нужный для горения кислород берется из входящего в состав пороха окислителя (селитры).

(обратно)

50

Аллах — имя бога в исламской религии (от араб, илах — божество).

(обратно)

51

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 162.

(обратно)

52

Славяне — группа родственных по происхождению народов, самая большая в Европе; подразделяются на восточных славян (русские, украинцы, белорусы), западных славян (поляки, чехи, словаки, лужичане) и южных славян (болгары, сербы, хорваты, словенцы, македонцы, боснийцы).

(обратно)

53

Норманны — северо-германские племена, жившие на полуострове Ютландия (датчане) и Скандинавском (норвежцы и шведы) полуострове.

(обратно)

54

Древляне — племенное объединение восточных славян, занимавшее в VI–X вв. территорию Полесья на правом берегу Днепра с главным городом Искоростень (современный город Коростень).

(обратно)

55

Печенеги — союз племен, образовавшийся в результате смешения кочевников — тюрков, сарматских и угро-финских племен, — живших в причерноморских степях.

(обратно)

56

Вече — народное собрание в Древней и средневековой Руси, существовавшее в городах в XI–XII вв.

(обратно)

57

Посадник — высшая государственная должность в Новгороде, наместник князя в других городах; тысяцкий — ближайший помощник посадника.

(обратно)

58

В оценке личности и деятельности Ивана IV среди историков имеются большие различия. Немалой причиной этого являются его необычайная жестокость и некоторые другие черты характера. За время его царствования тем не менее произошли важные события.

(обратно)

59

Учрежденный Петром I правительственный сенат — высший государственный орган, подчиненный императору; коллегии, введенные Петром I, — учреждения, ведавшие отраслями, прототипы министерств.

(обратно)

60

Холопы — феодально-зависимая часть населения России X–XVIII вв., по положению близкая к рабам.

(обратно)

61

Еретик — приверженец ереси; ересь — буквально отклонение от официальной религиозной доктрины. Под ересью часто понимались движения против феодального гнета, освящавшегося церковью.

(обратно)

62

Сельджуки — тюркские племена, названные по имени их предводителя Сельджука. В XI в. сельджуки захватили территорию, Ирана, Армении, Грузии и Малой Азии, территории Средней Азии, Персии, Азербайджана.

(обратно)

63

Тимуриды — среднеазиатская династия, начало которой было положено Тимуром (Тамерланом), правившая в 1370–1507 гг. Тимур более всего известен своими завоеваниями, носившими грабительский характер.

(обратно)

64

Нижний палеолит — второй период каменного века (вслед за первым периодом — эолитом); каменный век продолжался приблизительно со времени возникновения человека (более 2 млн. лет назад) до 10-го тысячелетия до н. э.

(обратно)

65

Киммерийцы — племена, жившие в Северо-Восточном Причерноморье в VIII–VII вв. до н. э.; название древнегреческого происхождения — Керченский пролив именовался греками Бос-пор Киммерийский.

(обратно)

66

Скифы — племена, составлявшие основное население Северного Причерноморья.

(обратно)

67

Моурави — административная должность в феодальпой Грузии; Г. Саакадзе был моурави Тбилиси.

(обратно)

68

Прокл Диадох (приблизительно 410–485 гг.) — древнегреческий философ-идеалист; разработал систему неоплатонизма на основе так называемого триадного метода.

(обратно)

69

Более точный перевод на русский язык «Витязь в барсовой шкуре».

(обратно)

70

Сион — наименование некоторых грузинских средневековых церквей (от названия холма в Иерусалиме); Болниси — поселок, теперь районный центр в Грузии.

(обратно)

71

Алгоритм — в наиболее общем смысле точное предписание о том, как должно проводиться вычисление; понятие алгоритма в настоящее время имеет наибольшее значение в вычислительной математике и кибернетике.

(обратно)

72

Фарси — персидский язык.

(обратно)

73

Рубаи — определенная форма четверостишия, распространенная главным образом на Ближнем и Среднем Востоке.

(обратно)

74

Касыда — восхваляющее кого-либо (иди что-либо) стихотворение определенной структуры.

(обратно)

75

История философии, т. 1, с. 243–244.

(обратно)

76

Шамухамедов Ш. Вступительная статья. — В кн.: Омар Хайям. Рубаи. Ташкент, 198), с. 4.

(обратно)

77

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965, с. 26.

(обратно)

78

Цит. по: Биографический словарь деятелей естествознания и техники. М., 1958, т. 1, с. 511.

(обратно)

79

Каноник — духовная должность, член духовного совета или коллегии (Капитула).

(обратно)

80

Гиппарх (приблизительно 190–125 гг. до н. э.) — древнегреческий ученый-астроном. Основные сведения о его работах (они не сохранились) были приведены в «Альмагесте» Птолемея.

(обратно)

81

Антропоцентризм — идея о центральном положении Земли во Вселенной.

(обратно)

82

Цит. по: Бернал Дж. Наука в истории общества. М., 1956, с. 223.

(обратно)

83

Кальвинизм — протестантское вероисповедание, основателем которого был Ж. Кальвин; Женева — родина кальвинизма.

(обратно)

84

Мнемоника — система приемов, облегчающих запоминание посредством метода ассоциаций.

(обратно)

85

Цит. по: Биографический словарь деятелей естествознания п техники, т. 1, с. 149.

(обратно)

86

Малый (легочный) круг кровообращения был открыт М. Серветом (1553).

(обратно)

87

Эразм Роттердамский. Похвальное слово Глупости. М., 1938, с. 128–129.

(обратно)

88

Цит. по: Вопр. философии, 1935, № 5, с. 137.

(обратно)

89

Монтень М. де. Опыты. М.; Л., 1954, кн. 1, с. 177.

(обратно)

90

Слово утопия, впервые употребленное Томасом Мором, означает в одном варианте место, которого нет (от греч. и — нет и topos — место), а в другом варианте — г благословенная страна (от греч. аи — благо, topos — место).

(обратно)

91

Названия открытых экспедицией Магеллана земель даются современные — Ред.

(обратно)

92

Название Огненная Земля было дано архипелагу Магелланом в связи с тем, что во время прохождения по каналу судов экспедиции либо на островах архипелага, либо на лодках в прибрежной зоне было зажжено много костров.

(обратно)

93

Цит. по: Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1065, с. 8.

(обратно)

94

Цит. по: Эйнштейн А., Инфельд Л. Там же, с. 12.

(обратно)

95

Эйнштейн Л., Инфельд Л. Там же, с. 10.

(обратно)

96

Пропорциональный циркуль — простой, остроумный инструмент, позволяющий изменять масштаб снимаемых размеров. Достигается это тем, что ось вращения ножек циркуля относительно друг друга является подвижной (устанавливается в соответствии с желаемым изменением масштаба и закрепляется), а измерение размера и нанесение его в измененном масштабе ведутся противоположными концами ножек циркуля. Если ось вращения ножек циркуля находится точно в среднем положении, т. е. длина всех четырех частей ножек циркуля одинакова, изменения масштаба не будет. Если переместить центр вращения, например, так, что две части ножек циркуля будут в 3 раза длиннее двух других, то соотношение масштабов будет 1: 3

(обратно)

97

Конгрегации — религиозные организации, состоящие как из духовных, так и из светских лиц, руководимые монашескими орденами; проводили политическую линию католической церкви. Конгрегация индекса — одна из них, она ведала цензурой Й составляла «Список запрещенных книг» — но латыни «Index librorum prohibitorum», откуда и название.

(обратно)

98

Галилей имеет в виду главным образом вопросы систем мира Птолемея и Коперника.

(обратно)

99

Галилео Галилей. Избр. тр. М.: Наука, т. 1, с. 103.

(обратно)

100

Гален — римский врач и естествоиспытатель.

(обратно)

101

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 206.

(обратно)

102

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, С. 209.

(обратно)

103

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, С. 210.

(обратно)

104

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 48.

(обратно)

105

Локоть — существовавшая раньше мера длины, равная приблизительно длине локтевой кости (455–475 мм).

(обратно)

106

Галилео Галилей. Избр. тр., т. I, с. 224.

(обратно)

107

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 230.

(обратно)

108

Пядь — старинная мера длины, равная приблизительно расстоянию между концами разведенных большого и указательного пальцев руки взрослого человека.

(обратно)

109

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 286–287.

(обратно)

110

Инерция от латинского слова inertia — покой, бездействие; под инерцией или инертностью тела понимается свойство тела сохранять свое состояние в случае, если на него не действуют внешние силы.

(обратно)

111

Траектория — линия, которую проходит центр массы движущегося тела.

(обратно)

112

Инвариантность — неизменность, независимость какой-либо величины (величин, уравнений) по отношению к некоторым преобразованиям; например, независимость уравнений механики относительно преобразований координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой.

(обратно)

113

Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 213.

(обратно)

114

Цит. по: Седов Л. И. Галилей и основы механики. М.; Наука, 1964, с. 36–37.

(обратно)

115

Гороскоп — таблица взаимного расположения планет и звезд в данный момент времени, якобы определяющего судьбу человека.

(обратно)

116

Цит. по: Седов Л. II. Галилей и основы механики. М.: Наука,

(обратно)

117

Цит. по: Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 33.

(обратно)

118

Эйнштейн, А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 33.

(обратно)

119

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 32.

(обратно)

120

Учитывая, что dp/dt = mdv/dt = ma = F.

(обратно)

121

Точнее говорить не о телах, а о материальных точках — идеализированных телах, масса которых принимается конечной, а размерами можно пренебречь. Ньютон понятие материальной точки не употреблял.

(обратно)

122

Кафедра математики в Кембридже была организована на средства некоего Люкаса, и Барроу был первым ее профессором.

(обратно)

123

Цит. по: Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 205.

(обратно)

124

Бернал Дж. Там же, с. 264.

(обратно)

125

Юкава X. Лекции по физике. М.: Энергия, 1981, с. 17–18.

(обратно)

126

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 267.

(обратно)

127

Там же, с. 268.

(обратно)

128

Юкава X. Лекции по физике, с. 14.

(обратно)

129

Там же, с. 15.

(обратно)

130

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 265.

(обратно)

131

Юкава X. Лекции по физике, с. 12.

(обратно)

132

Цит. по: Лихтенштейн Е. С. Слово о науке. М., 1981, кн. 2, с. 21.

(обратно)

133

Цит. по: Эйнштейн Л., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 83.

(обратно)

134

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 125.

(обратно)

135

Слово «функция» в математике отвечает двум понятиям: 1) так называется зависимая переменная, обозначаемая буквой у, 2) этим же термином именуется зависимость (функциональное уравнение), связывающая зависимую переменную величину у с независимой переменной величиной, обозначаемой x; таким образом, у = F(х).

(обратно)

136

Юкава X. Лекции по физике, с. 40.

(обратно)

137

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 266.

(обратно)

138

Стоимость — овеществленный труд, вложенный в производства товара, т. е. количество труда, затраченного на создание товара, исчисляемое в часах.

(обратно)

139

Цит. по: История философии. М., 1957, т. 1, с. 371.

(обратно)

140

Цит. по: Там же, с. 377.

(обратно)

141

Цит. по: Там же, с. 378.

(обратно)

142

Цит. по: Там же, с. 398

(обратно)

143

Координаты — числа, характеризующие положение точки на плоскости или в пространстве; для этого вводятся (строятся) обычно взаимно перпендикулярные оси координат. Например, каждому положению точки на плоскости соответствуют два значения координат х и у.

(обратно)

144

Бернал Дж. Наука в истории общества. М., 1956, с. 243.

(обратно)

145

Там же, с. 269–270.

(обратно)

146

Об этом будет сказано подробнее, когда речь будет идти о взглядах философа-идеалиста Беркли.

(обратно)

147

Рефлексия (от лат. reflexio — обращение назад) — размышление, самопознание, а также осмысливание человеком своих действий.

(обратно)

148

По этому вопросу подробнее будет сказано ниже; следует напомнить, что в XVII–XIX вв. многие ученые-естествоиспытатели переоценивали возможности методов механики.

(обратно)

149

Вычислительным машинам отведен ниже специальный раздел.

(обратно)

150

Введенное Лейбницем понятие «предустановленная гармония» означает изначально установленное богом гармоническое взаимоотношение монад.

(обратно)

151

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 29, с. 69.

(обратно)

152

Там же, т. 18, с. 19–20.

(обратно)

153

Там же, с. 20.

(обратно)

154

Там же, с. 21.

(обратно)

155

Там же, с. 22.

(обратно)

156

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 287.

(обратно)

157

Такое направление европейской идеалистической философии XVII в. носит название окказионализма (от лат. occasio — случай, повод).

(обратно)

158

Многие философы и социологи считают сочиненно Монтескьё «О духе законов» одним из наиболее замечательных социологических произведений XVIII в.

(обратно)

159

Предустановленная гармония Лейбница подвергнута Вольтером острой, убедительной критике в его произведении «Кандид, или Оптимизм».

(обратно)

160

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 551.

(обратно)

161

Вольтер относился с большим уважением к Жапне д’Арк — на-родпой героине; названная поэма является сатирой на церковную легенду о якобы святой спасительнице Франции.

(обратно)

162

Первое и второе сословия составляли духовенство и дворянство.

(обратно)

163

Герцен А. II. Собр. соч.: В 30-ти т. М., 1954, т. 3, с. 313.

(обратно)

164

Эта первая книга Руссо была написана им как ответ на вопрос Дижонской академии наук. Она была отмечена премией академии и принесла автору широкую известность.

(обратно)

165

Цит. по: История философии, т. 1, с. 581.

(обратно)

166

Руссо Ж. Ж. Об общественном договоре. М., 1938, с. 4.

(обратно)

167

Напомним нашему читателю, что сенсуализм — направление в теории познания, в соответствии с которым чувственное восприятие — основа познания; среди сенсуалистов были и материалисты (Гоббс, Локк, Дидро) и идеалисты (Беркли, Юм).

(обратно)

168

Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, с. 28–29.

(обратно)

169

Дидро Д. Избр. филос. произведения. М., 1941, с. 164.

(обратно)

170

Дидро Д. Избр. соч.: В 2-х т. М., 1920, т. 2, с. 6.

(обратно)

171

Там же, т. 1, с. 83.

(обратно)

172

Агностицизм (от греч. agnostos — недоступный познанию) — философское учение, утверждающее, что объективный мир познать невозможно; в философию термин «агностицизм» был введен английским естествоиспытателем Т. Гекели в конце XIX в.

(обратно)

173

Ленин. Поли. собр. соч., т. 18, с. 63.

(обратно)

174

Позитивизм — направление буржуазной философии, согласно которому подлинное (позитивное) знание, являющееся результатом специальных наук, не нуждается в стоящей над ним философии.

(обратно)

175

Неопозитивизм — современная, принадлежащая XX в., форма позитивизма; отвергает философию как пауку, дающую возможность теоретического познания мировоззренческих проблем противопоставляет науку философии.

(обратно)

176

Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, с. 206.

(обратно)

177

Там же, т. 23, с. 44–45.

(обратно)

178

Стоимость — овеществленный в товаре труд, величина которого определяется общественно необходимым рабочим временем.

(обратно)

179

Апологеты (от греч. аро^еота — защищаю): 1) раннехристианские писатели — защитники принципов христианства (Юстин Мученик, Ориген, Тертуллиан); 2) в переносном смысле апологет — защитник (ярый) какой-либо идеи, теории, направления.

(обратно)

180

Ленин. Полн. собр. соч., т. 23, с. 45.

(обратно)

181

Там же, т, 26, с. 107.

(обратно)

182

Николаус Стено (1638–1686) — разносторонний датский ученый, основоположник геотектоники.

(обратно)

183

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 254.

(обратно)

184

Закон Гука устанавливает линейную зависимость между упругой деформацией твердого тела и приложенным механическим напряжением. Например, для стержня длиной l и поперечным сечением x при растяжении продольной силой F удлинение стержня Δ l = Fl/sE, где Е — модуль Юнга.

(обратно)

185

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 255.

(обратно)

186

Парацельс (1493–1541) — один из основателей школы ятрохимиков (врачей-химиков).

(обратно)

187

Янсенизм — религиозно-философское течение в католицизме, воспринявшее некоторые черты кальвинизма и резко выступавшее против иезуитов. Ведет начало от голландского богослова Япсепия.

(обратно)

188

светосила — характеристика оптической системы — отношение освещенности изображения, создаваемого оптической системой, к яркости изображаемого предмета.

(обратно)

189

Физический маятник — тело, совершающее под действием тяжести колебания вокруг оси, не совпадающей с центром тяжести маятника. В отличие от физического маятника математический маятник представляет собой материальную точку, совершающую колебания под действием силы; такой маятпик может быть приблизительно сделан в виде тяжелого груза малых размеров, подвешенного на тонкой нити.

(обратно)

190

Человек современного вида (Homo sapiens, — человек разумный) появился на Земле не позднее 40 тыс. лет назад, а но некоторым данным — еще раньше.

(обратно)

191

К. А. Тимирязев имеет в виду объяснение и доказательства не только того, что весь растительный и животный мир имеет некоторое сродство, некоторое единство и достиг современного его состояния в результате естественной эволюции, но также объяснение и доказательства того, почему растительный и животный мир достиг именно того состояния (не в точности, конечно), в котором он в данное время находится (т. е. как объяснить естественную гармонию со средой этого состояния). — Примеч. авт.

(обратно)

192

К. А. Тимирязев имеет в виду прежде всего под отсутствующей творческой мыслью важнейший фактор эволюции — естественный отбор. — Примеч. авт.

(обратно)

193

Цит. по: Таннери П. Исторический очерк развития естествознания в Европе (1300–1900 гг.). М.; Л., 1934, с. 274

(обратно)

194

Откуп — исключительное право, предоставлявшееся феодальным государством за плату откупщикам (компаниям откупщиков) па сбор некоторых налогов, монопольную продажу некоторых товаров.

(обратно)

195

Cубстанция (лат. substantia — сущность, то, что лежит в основе) — объективная реальность, то, что существует само по себе; так называли, например, теплород, флогистон.

(обратно)

196

Современное определение химического элемента таково: совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

(обратно)

197

Современные определения кислот, оснований и солей следующие: кислоты — химические соединения, которым в водном растворе свойственна диссоциация с образованием положительных ионов водорода (Н+, точнее, Н₃О+); основания — химические соединения, характеризующиеся диссоциацией в водном растворе с образованием иона ОН-; основания, растворимые в воде, называются щелочами; соли — класс химических соединений, обычно кристаллического строения, ионной структуры.

(обратно)

198

Скрытая теплота, или, как теперь чаще говорят, теплота фазового перехода, есть количество тепла, которое необходимо подвести (отвести) для равновесного перехода единицы массы вещества из одной фазы в другую, например при испарении или конденсации, плавлении или замерзании, возгонке или переходе пара непосредственно в твердое тело.

(обратно)

199

Конечно, нельзя представлять себе дело так, что рядом с Лавуазье и Дальтоном не было других выдающихся ученых. Совсем нет, дело обстояло как раз наоборот, такие ученые были, и мы о них кое-что рассказали и еще расскажем. Но необходимо считаться с объемом книги.

(обратно)

200

Квакеры — члены религиозной христианской общины, основанной в Англии в середине XVII в.; квакеры отрицают институт

(обратно)

201

Парциальное давление — это давление одного из газов, составляющих смесь.

(обратно)

202

Закон кратных отношений утверждает, что если два элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся как целые числа, обычно небольшие.

(обратно)

203

Лейденская банка — первый тип электрического конденсатора; представляет собой стеклянную банку, оклеенную внутри и снаружи металлической (оловянной) лентой; для ее зарядки нужно металлическую ленту, размещенную внутри банки, соединить с одним из полюсов электрической батареи (машины), а внешнюю металлическую ленту и другой полюс батареи — с землей.

(обратно)

204

электродвижущей силы, эдс.

(обратно)

205

Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 339.

(обратно)

206

С именем Ома связано также наименование единицы электрического сопротивления — Ом.

(обратно)

207

Комплексное переменное: x+iy, где х и у — действительные числа, a i — мнимая единица.

(обратно)

208

Интеграл Лапласа

где р — комплексное переменное.

(обратно)

209

т. е. уравнениям, связывающим искомую функцию, ее производные или дифференциалы и независимые переменные.

(обратно)

210

Пьер Симон Лаплас. Изложение системы мира. Л., 1982, с. 9.

(обратно)

211

Плеханов Г. В. Сочинения. М.; Л., 1925, т. 21, с. 141.

(обратно)

212

Цит. по: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов. М., 1980, с. 50–51.

(обратно)

213

Цит. по: Там же, с. 55–56.

(обратно)

214

Адъюнкт — в дореволюционной России и в некоторых странах Западной Европы в настоящее время лицо, проходящее научную стажировку, помощник профессора. В СССР — офицер, состоящий в адъюнктуре (аспирантуре).

(обратно)

215

Риторика — паука об ораторском искусстве, более широко — о художественной прозе вообще.

(обратно)

216

Цит. по: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов, с. 76.

(обратно)

217

Силикаты — соли кремниевых и алюмокремниевых кислот. Многие материалы (кирпич, цемент, бетон, стекло и др.) состоят в основном из силикатов.

(обратно)

218

Цит. по: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов, с. 112.

(обратно)

219

Понятия «собственная материя» и «посторонняя материя» употреблялись Ломоносовым.

(обратно)

220

Ломоносов М. В, Поли. собр. соч., М.; Л., 1954, т. 3, с. 389.

(обратно)

221

Там же, т. 10, с. 392.

(обратно)

222

Там же, т. 2, с. 183–185.

(обратно)

223

Там же, т. 10, с. 140.

(обратно)

224

Там же, т. 4, с. 372.

(обратно)

225

Цит. по: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов, с. 194.

(обратно)

226

Ломоносов М. В. Поли. собр. соч., т. 8, с. 120..

(обратно)

227

Там же, т. 4, с. 371–372.

(обратно)

228

Пушкин А. С. Поли. собр. соч. М., 1959, т. 7, с. 29.

(обратно)

229

Цит. по: Зворыкин А. А., Осьмова II. II., Чернышев В. И., Шугар дин С. В. История техники. М., 1962.

(обратно)

230

Цит. по: Там же, с. 139.

(обратно)

231

Интересующиеся устройством этой установки читатели могут воспользоваться, например, кн.: Конфедератов И. Я. История теплоэнергетики. М., 1954, с. 208–210.

(обратно)

232

Музей железнодорожного транспорта в Ленинграде.

(обратно)

233

Раскисление металла осуществляется добавлением к нему химических элементов (Al, Si и др.), образующих с кислородом устойчивые соединения.

(обратно)

234

Ленин. Поля. собр. соч., т. 45, с. 375.

(обратно)

235

Там же, т. 29, с. 318.

(обратно)

236

Там же, с. 229.

(обратно)

237

Там же, с. 256.

(обратно)

238

Там же, с. 215.

(обратно)

239

Там же. с. 93.

(обратно)

240

Там же, с. 60.

(обратно)

241

Фейербах Л. Избр. филос. произведения. М., 1055, т. 1, с. 128–129.

(обратно)

242

Антропология — наука о происхождении и эволюции человека.

(обратно)

243

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 26, с. 48.

(обратно)

244

Маркс К., Энгельс Ф. Из ранних произведений. М., 1956, с. 337.

(обратно)

245

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 254.

(обратно)

246

Там же, т. 26, с. 50.

(обратно)

247

Там же, с. 53–54.

(обратно)

248

Там же, с. 56–57.

(обратно)

249

Антагонизм (от греч. antagonisma — спор, борьба) — противоречие, характеризующееся непримиримой борьбой враждебных сил, тенденций, классов.

(обратно)

250

Впоследствии Энгельс добавил: за исключением истории первобытной общины.

(обратно)

251

Цеховой мастер — это полноправный член цеха, мастер внутри цеха, а не старшина его. (Примечание Энгельса к английскому изданию 1888 г.)

(обратно)

252

Маркс К… Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 4, с. 424.

(обратно)

253

Там же, с. 426.

(обратно)

254

Там же, с. 427.

(обратно)

255

Там же, с. 429.

(обратно)

256

Там же.

(обратно)

257

Там же, с. 430.

(обратно)

258

Там же.

(обратно)

259

Там же, с. 459.

(обратно)

260

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 26, с. 63.

(обратно)

261

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 23, с. 244.

(обратно)

262

Цит. по: Владимир Ильич Ленин: Биография. 3-е изд. М., 1907, с 11.

(обратно)

263

Там же, с. 81.

(обратно)

264

БУНД — «Всеобщий еврейский рабочий союз в Литве, Польше и России».

(обратно)

265

О 80-летии Второго съезда РСДРП: Постановление ЦК КПСС 31 марта 1983 года. М., 1983, с. 3.

(обратно)

266

Ренегат — человек, изменивший своим убеждениям, перешедший в лагерь идейных противников.

(обратно)

267

Эмпириокритицизм (от греч. empeiria — критика, опыт) — философское течение, признающее только «чистый опыт» и не признающее объективно, независимо от нашего сознания существующую материю; претендовало па истолкование новых открытий в физике.

(обратно)

268

Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 13–14.

(обратно)

269

Э. Мах известен не только как философ-идеалист, по и как крупный ученый-газодинамик, именем которого названо число М (число Маха), являющееся отношением действительной скорости потока газа к скорости звука в той же точке потока.

(обратно)

270

Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 18, с. 31.

(обратно)

271

Там же, с. 95–96.

(обратно)

272

Там же, с. 266.

(обратно)

273

Там же, с. 273.

(обратно)

274

Там же, с. 275.

(обратно)

275

Там же, с. 276–277.

(обратно)

276

Там же, с. 265–266.

(обратно)

277

Владимир Ильич Ленин. Биография, с. 264.

(обратно)

278

Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 27, с. 386.

(обратно)

279

Там же, т. 33, с. 3.

(обратно)

280

47 Там же, с. 7.

(обратно)

281

Там же, с. 14.

(обратно)

282

Там же, с. 29.

(обратно)

283

Там же, с. 46.

(обратно)

284

Там же, с. 48–49.

(обратно)

285

Там же, с. 35.

(обратно)

286

Там же, с. 22.

(обратно)

287

Там же, с. 20.

(обратно)

288

Там же, с. 84.

(обратно)

289

Там же, с. 120.

(обратно)

290

Цит. по: Владимир Ильич Ленин: Биография, с. 372.

(обратно)

291

Земля была национализирована и стала общенародным достоянием; она не могла ни покупаться, ни продаваться.

(обратно)

292

В марте 1918 г. VII съезд по предложению Ленина переименовал Российскую социал-демократическую рабочую партию (большевиков), РСДРП (б), в Российскую Коммунистическую партию (большевиков), РКПб).

(обратно)

293

Владимир Ильич Ленин: Биография, с. 496.

(обратно)

294

Цит. по: Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, М. 1965.

(обратно)

295

Температурная шкала Фаренгейта (F) взята из условия, что температура таяния льда при атмосферном давлении принята равной +32° F, а температура кипения воды также при атмосферном давлении принята равной 212° F. Следовательно, t° С = 5/9 (t° F — 32) и 59,5° F = 15,3 °C.

(обратно)

296

Цит. по: Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 39–40.

(обратно)

297

Цит. по: Кириллин В. Л., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика, 3-е изд. М., 1979, с. 502.

(обратно)

298

Статистическая физика рассматривает энтропию как меру вероятности пребывания системы в данном состоянии. В состоянии равновесия энтропия системы максимальна. Понятие энтропии широко используется в физике, химии, биологии.

(обратно)

299

Это явление, грубо говоря, заключалось в том, что классические законы теплового излучения но соответствовали некоторым экспериментам.

(обратно)

300

Так, например, гравитационное притяжение имеется всегда, электрические же силы возникают только в случае, когда тела имеют электрические заряды, причем электрические силы могут быть и силами притяжения и силами отталкивания.

(обратно)

301

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 102.

(обратно)

302

Взаимоперемещения проводника и магнита обязательно должны быть такими, чтобы проводник пересекал линии магнитного поля.

(обратно)

303

Бернал Дж. Наука в истории общества, VI., 1950, с. 310.

(обратно)

304

Карцев Вл. Максвелл. М., 1974, с. 82–83.

(обратно)

305

Цит. по: Там же, с. 102.

(обратно)

306

Цит. по: Там же, с. 163–164.

(обратно)

307

Цит. по: Там же, с… 164.

(обратно)

308

Фарадей М. История свечи. М., 1981, с. 9. (Б-ка «Квант»; Вып. 2).

(обратно)

309

Эйнштейн Л., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 145.

(обратно)

310

Релятивистские (от лат. relativus — относительный) эффекты—. физические явления, происходящие при скоростях, близких к ’ скорости света, или в сильных гравитационных полях.

(обратно)

311

Трансцендентные функции — аналитические функции, не являющиеся алгебраическими (например, показательная функция, тригонометрическая функция).

(обратно)

312

Цит. по: Тяпкин А., Шибанов Л. Пуанкаре. М., 1979, с. 5–6. (ЖЗЛ).

(обратно)

313

Перигелий— ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, вращающегося вокруг Солнца, в данном случае Меркурия — Примеч. автора.

(обратно)

314

Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. 3-е изд., перераб. М., 1980, с. 90–92.

(обратно)

315

Под спином (от англ, spin — вращение) понимается собственный момент количества движения микрочастицы, имеющей квантовую природу и не связанный с движением частицы-как целого

(обратно)

316

Бор И. Атомная физика и человеческое познание. М., 1061, с. 99—100.

(обратно)

317

Напомним, что, согласно классической физике, движение заряженного электрона но траектории, отличной от прямой линии. сопровождается излучением.

(обратно)

318

Согласно классической физике, частота излучения не связана с количеством излучаемой энергии.

(обратно)

319

Электронвольт — единица энергии, применяемая для измерения энергии микрочастиц (1 эВ=1,602-10—12 эрг).

(обратно)

320

Об элементарных частицах еще будет сказано.

(обратно)

321

Цит. по: Слово о науке / Сост. Е. С. Лихтенштейн. М., 1981, кн. 2, с. 56.

(обратно)

322

Цит. по: Савельев И. В. Курс общей физики. 2-е изд. М.: Наука. 1982, т. 3, с. 65–66.

(обратно)

323

Марков М. А. О природе материи. М., 1976, с. 35–36.

(обратно)

324

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 30.

(обратно)

325

Воспользуемся случаем, чтобы привести здесь приписываемое Н. Бору определение глубокого утверждения или замечания: «Для того чтобы определить, которое утверждение является глубоким, нужно раньше определить, что такое ясное утверждение. Утверждение считается ясным, если противоположное утверждение или правильно, или ложно. Глубокое утверждение должно обладать тем свойством, что противоположное утверждение также является глубоким». — Примеч. В. Л. Гинзбурга.

(обратно)

326

Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике, с. 63–64.

(обратно)

327

Подразумевается движение по геодезической линии (длина которой между двумя точками равна кратчайшему расстоянию между ними) в искривленном пространстве. Это соответствует прямой линии в евклидовом пространстве. — Примеч. редактора русского перевода. Я. Б. Зельдовича.

(обратно)

328

Вийнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., 1981, с. 38–40.

(обратно)

329

Мы говорим о ядрах, а не об атомах водорода потому, что при такой высокой температуре атомы теряют электронную оболочку и газ превращается в плазму — смесь электронов и ядер атомов.

(обратно)

330

Условным топливом называется такое топливо, теплотворная способность 1 кг которого составляет 7 тыс. ккал.

(обратно)

331

Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум. 4-е изд. М., 1976, с. 53–54.

(обратно)

332

Реликт (от лат. relictum — остаток) — явление, организм, сохранившийся как пережиток минувших эпох.

(обратно)

333

Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум, с. 99.

(обратно)

334

Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной, с. 12.

(обратно)

335

Там же, с. 15.

(обратно)

336

Кстати говоря, этот процесс в настоящее время продолжается внутри Земли, вследствие чего Земля (хотя и очень слабо) разогревается.

(обратно)

337

Такие книги существуют. Одной из лучших современных книг такого рода является кн.: Полинг Л., Полинг П. Химия. М., 1978.

(обратно)

338

Дюма принимал во внимание атомные веса элементов.

(обратно)

339

Цит. по: Реформатский А. Неорганическая химия. 7-е изд., испр. и доп. 14., 1912, с. 123–124.

(обратно)

340

Цит. по: Там же, с. 130.

(обратно)

341

Широчайшую научную область, охватываемую химией, можно подразделить иначе. Важным представляется деление па органическую и неорганическую химию. Органическая химия — химия соединений углерода, в частности таких, которые входят в состав тканей растений и животных. Неорганическая химия — химия соединений всех остальных элементов, кроме углерода. Каждое из этих направлений химии является частично описательным, частично теоретическим. Многие другие разделы химии, которые, в общем, являются частями органической или неорганической химии, также получили свои названия; таковы аналитическая химия, физическая химия, биохимия, ядерная химия, промышленная химия (химическая технология) и т. д. Их содержание ясно из самих названий. — Примеч. Л. Полинга и П. Полинга.

(обратно)

342

Полинг Л., Полинг П. Химия, с. 11.

(обратно)

343

[А₁], [А₂] и т. д. означают концентрации соответствующих веществ.

(обратно)

344

Семенов Н. Н. Наука и общество, М., 1973, с. 45.

(обратно)

345

О нуклеиновых кислотах, ДНК и РНК речь будет идти ниже.

(обратно)

346

Полинг Л., Полинг П. Химия, с. 382.

(обратно)

347

Цит. по: Голубев Г. Всколыхнувший мир. М., 1982, с. 5, 7.

(обратно)

348

Бигль — переводится с англ, как гончая, ищейка.

(обратно)

349

Дарвин Ч. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». М., 1934.

(обратно)

350

Цит. по: Голубев Г. Всколыхнувший мир, с. 57.

(обратно)

351

Цит, по: Там же, с. 93.

(обратно)

352

Цит. по: Там же, с. 78–79.

(обратно)

353

Цит. по: Там же, с. 131–132.

(обратно)

354

Press F., Siever R. Earth. San Francisco; W. И. Freeman 1974., p. 79, p. 2–48.

(обратно)

355

Мендель Г. Опыты над растительными гибридами. М., 1965, с. 9.

(обратно)

356

Исключение составляют гаплоидные организмы: грибы, некоторые водоросли, иногда высшие растения, клетки которых состоят из наборов непарных хромосом.

(обратно)

357

Овчинников 10. А. Биотехнология, ее место в научно-техническом прогрессе. — Вести. АН СССР, 1982, № 4, с. 4.

(обратно)

358

Под КПД понимается отношение выработанной электроэнергии (или механической работы) ко всему затраченному теплу, а под коэффициентом использования тепла — отношение, числителем которого является сумма выработанной электроэнергии и полезно израсходованного тепла, а знаменателем — все израсходованное для этого тепло.

(обратно)

359

Электрическая проводимость вещества (способность проводить электрический ток) — величина, обратная электрическому сопротивлению.

(обратно)

360

Китайгородский Л. И. Электроны. М., 1982, с. 76.

(обратно)

361

Напомним, что у прожектора вследствие значительной угловой расходимости луча интенсивность светового пучка обратно пропорциональна квадрату пройденного расстояния.

(обратно)

362

Название лазер возникло как сочетание первых букв английского определения «Light Amplification by Simulated Emission of Radiation» (усиление света в результате вынужденного излучения).

(обратно)

363

Котельников Я. А. Радиолокационная астрономия, — Вести. АН СССР, 1982, № 6, с. 52.

(обратно)

364

Котельников В. А., Петров Г. М. Радиолокационная астрономия. — В кн.: Наука и человечество, 1982, с. 215, рис. 12.

(обратно)

365

Там же, с. 205, рис. 2.

(обратно)

366

От первых букв англ, слов «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (усиление микроволн в результате вынужденною излучения).

(обратно)

367

Кибернетика. Перспективы развития: Сб. статей. М., 1981. (Кибернетика. Неограниченные возможности и возможные ограничения).

(обратно)

368

Транзистор, один из самых замечательных приборов XX в., был изобретен в 1947 г. тремя американскими физиками — У. Шокли, Д. Бардином и У. Браттейном. Им удалось создать твердотельный электронный усилитель, который выполнял все функции электронной лампы, но не имел ее недостатков, таких, как раскаленный катод, необходимость наличия вакуума в рабочем объеме и т. д.

(обратно)

369

ЕС — единая система.

(обратно)

370

Келдыш М. В. Космические исследования. М., 1967. Кв. 1. Октябрь и научный прогресс.

(обратно)

371

Высокая стоимость фотоэлементов в данном случае значения не имеет, так как их мощность и «тираж» относительно невелики.

(обратно)

372

Топливный электрохимический генератор, в котором происходит прямое преобразование химической энергии в электрическую; в настоящее время находят применение практически только так называемые кислородно-водородные топливные элементы, требующие для функционирования непрерывной раздельной подачи водорода и кислорода, что, конечно, дорого, поэтому они пока иногда применяются лишь в космических аппаратах.

(обратно)

373

Глушко В. П. Предисловие к первому изданию, — В кн.: Космонавтика: Маленькая энциклопедия. 2-е изд., доп. М., 1970, с. 5.

(обратно)

374

В. П. Глушко имеет в виду период приблизительно 1928–1932 гг.

(обратно)

375

Там же, с. 6.

(обратно)

376

Диссоциация — распад частиц газа (молекул), происходящий при повышении температуры, как правило, с большим потреблением тепла.

(обратно)

377

Из истории советской космонавтики: Сб. памяти акад. С. П. Королева. М., 1983, с. 6–7.

(обратно)

378

Естественно, в пределах «жизни» искусственного спутника Земли, т. е. до тех пор, пока спутник, постепенно снижаясь, не попадет в плотные слои атмосферы Земли и не сгорит там.

(обратно)

Оглавление

Предисловие

Введение

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Наука и техника с древнейших времен до XIX в.

  Глава первая Наука в древнем мире

    Наука и общество Истоки науки

    Греческая цивилизация

    Древний Рим

  Глава вторая Наука в эпоху феодализма

    Феодальный строй

    Страны Европы

    Страны востока

    История науки и техники народов СССР

  Глава третья Начало современной науки

    Эпоха возрождения

    Галилей

    Кеплер

    Ньютон

  Глава четвертая Наука и техника в XVII–XVIII вв

    Философия в ХVII-ХVIII вв

    Естественные науки

    Ломоносов

    Техника

ЧАСТЬ ВТОРАЯ Наука и техника в XIX–XX вв

  Глава пятая Диалектический материализм

    Домарксова философия

    Маркс, Энгельс. Марксизм

    Ленин. Марксизм-ленинизм

  Глава шестая Естественные науки и техника

    Может ли механика объяснить все явления природы?

    Фарадей. Максвелл Электромагнитное поле

    Эйнштейн Теория относительности

    Строение вещества Квантовая теория

    Астрономия и астрофизика

    Химия

    Биология

    Энергетика

    Радиоэлектроника. Лазеры. Эвм

    Космические исследования

*** Примечания ***