Страница:
Первая константа природы - элементарный квант действия h. Другая, также впервые рассчитанная Планком и обозначенная им через k константа природы получила гражданство в физике под именем "константы Больцмана", хотя сам Больцман такую константу не предлагал и не задавался вопросом о ее числовом значении.
Если введение кванта действия еще не создало настоящей квантовой теории, как неоднократно подчеркивал Планк, то все же 14 декабря 1900 года был заложен ее фундамент. Поэтому в истории физики этот день считается днем рождения квантовой теории. Поскольку понятие элементарного кванта действия служило в дальнейшем ключом к пониманию всех свойств атомной оболочки и атомного ядра. 14 декабря 1900 года следует рассматривать как день рождения всей атомной физики и как начало новой эры естествознания.
Для старой атомной физики квантовая формула Планка также была важна. Она позволила точно определить абсолютную величину атома и установить первое достоверное значение предложенного в 1895 году австрийским физиком Лошмидтом числа, с помощью которого можно было определять количество атомов в грамм-атоме, то есть в массе, соответствующей атомному весу. Только после открытия Планка можно с достоверностью говорить, каким "весом" обладают атомы. "В этом, - писал Гейзенберг, - первый неоспоримый большой успех теории Планка".
Измерения в Имперском физико-техническом институте, на которые Планк опирался в своих теоретических обобщениях, исходили из практических потребностей. Немецкая промышленность по производству ламп накаливания в то время начала сильно расширяться. Она нуждалась в точных научных основах для изготовления источников света с возможно более высокой светоотдачей. Мощность старых угольных ламп была ограничена, эти лампы не могли успешно соперничать со все еще преобладающими газовыми осветительными приборами. Решению вопроса могли способствовать только коренные изменения. К числу таких работ принадлежали также эксперименты, результаты которых послужили Планку исходным пунктом в его рассуждениях и вычислениях.
Открытие элементарного кванта действия и обоснование квантовой теории в известной мере можно считать побочным теоретическим продуктом берлинской ламповой промышленности начала века. В связи с этим нельзя не вспомнить мысль Фридриха Энгельса, высказанную им в письме 1894 года: "Если у общества появляется техническая потребность, то это продвигает науку вперед больше, чем десяток университетов". В данном случае у общества была техническая потребность, и она действительно оказала могущественное воздействие на науку, правда не без помощи физика, который преподавал и занимался научными исследованиями в одном из крупнейших университетов того времени.
Макс Планк, обнаружив пробел в классической физике, впоследствии искал возможность согласовать свое открытие с классической картиной мира. Даже десять лет спустя он советовал применять квант действия в теории "по возможности консервативно" и производить в существующем до сих пор здании теории только те изменения, которые совершенно необходимы. На закате жизни в работе "К истории физического кванта действия" он признал, что много лет подряд пытался снова и снова "как-нибудь встроить квант действия в систему классической физики", однако это ему не удалось.
Элементарный квант действия упорно сопротивлялся всем попыткам ввести его в обиход физики при сохранении существующих научных положений. Он взрывал традиционные представления о природных процессах. Он выступал, по словам Луи де Бройля, как "возмутитель спокойствия". Он принуждал физиков радикально переосмыслить основные вопросы их науки.
Сам Планк, по выражению Шрёдингера, квантовую теорию "исторг из души в тяжелой интеллектуальной борьбе" и ступал по новому пути очень осторожно. Его целью была единая, замкнутая в себе физическая картина мира. Теперь он почти с ужасом обнаруживал, что его собственное открытие угрожает как раз этому единству и гармонии в самой их основе.
Отклик на открытие Планка, великое значение которого спустя 20 лет было отмечено присуждением Нобелевской премии, был поначалу очень слаб. Несмотря на то что квантовая гипотеза гораздо глубже и основательней подрывала естественнонаучную картину мира, чем открытие Герца или Рентгена, публикации Планка не сразу и не везде привлекли внимание специалистов.
Примером может служить "Справочник по истории естествознания и техники" Людвига Дармштедтера. В вышедшем в 1908 году втором издании этого обширного справочника, где подробно перечислены 120 открытий и находок во всем мире за 1900 год, имя Планка вообще не упоминается.
Хотя физики начала столетия в известной мере интересовались представлением Планка о квантах, они встречали его с глубоким недоверием. В лучшем случае его считали рабочей гипотезой. На первом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в 1911 году, где Планк делал доклад "Законы теплового излучения и гипотеза элементарного кванта действия", Анри Пуанкаре весьма отрицательно высказался об идеях Планка. То, что Арнольд Зоммерфельд, который вскоре после этого стал одним из создателей классической квантовой теории, держал себя "по меньшей мере нейтрально", как сказал Макс Планк в застольной речи на праздновании своего 80-летия, было исключением, и Планк воспринял этот нейтралитет как "определенную поддержку".
Первым физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был Альберт Эйнштейн, тогда еще эксперт Патентного бюро в Берне.
Эйнштейн в 1905 году перенес гениальную идею квантованного поглощения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение вообще и таким образом обосновал новое учение о свете. В квантовой теории света классическая волновая теория и классическая корпускулярная теория света были в диалектическом смысле "сняты" и на более высокой ступени развития слились воедино.
Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было чрезвычайно смелым, почти дерзким шагом, в правильность которого вначале поверили лишь немногие. И прежде всего с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам Планк. Но именно квантовая теория света позволила простейшим образом объяснить ряд физических явлений, считавшихся загадочными, например фотоэлектрический эффект. Эйнштейн расчистил дорогу квантовому представлению Планка.
Вместе с тем Планк был одним из первых физиков, которые сразу же признали теорию относительности Эйнштейна гениальным скачком вперед и выступили в ее защиту.
Работа Планка "Принцип относительности и основные уравнения механики" была его вкладом в создание релятивистской механики. Особенно он восхищался тем, что теория относительности преодолела ньютоновское понятие времени. Эйнштейновское представление о времени, сказал он в 1909 году в лекции, прочитанной в Нью-Йорке, превосходит по смелости, "вероятно, все, что до сих пор было достигнуто в теоретическом естествознании и Даже в философской теории познания". Такие высокие оценки у Планка очень редки.
В плане истории науки примечательно, что Планк настойчивее Эйнштейна стремился проследить и выявить в положениях теории относительности абсолютное. Прежде всего он видел его в скорости света, величине постоянной, которая в классической физике обладала лишь ограниченным и подчиненным значением. В теории относительности Эйнштейна она получила абсолютный смысл: как верхняя граница скорости распространения любого действия. "Как квант действия в квантовой теории, - писал Планк в автобиографии, - так и скорость света в теории относительности являются абсолютными центральными пунктами".
Еще раньше Планк, который всегда и везде искал абсолютное, обращал внимание на то, что теория относительности не устраняет из мира абсолютное, но только переносит его дальше назад: в ограниченность четырехмерного пространственно-временного континуума, возникающего из того, что посредством скорости света пространство и время сливаются в единое целое. Эта ограниченность должна быть "чем-то самостоятельным, независимым от какого бы то ни было произвола и потому абсолютным".
В своем подходе к учению Эйнштейна о пространстве и времени как к абсолютной теории Планк является предшественником того толкования специальной теории относительности, которое в последние годы разрабатывается некоторыми советскими математиками и физиками.
Через десять лет после открытия элементарного кванта действия Планк обновил свою квантовую гипотезу в работе "Теория теплового излучения". В этой второй редакции он ее существенно ограничил. Чтобы обеспечить неприкосновенность основных положений максвелловской электродинамики, которые сохранялись и при точнейших оптических измерениях, он предложил рассматривать как квантовый процесс только испускание тепловых лучей, а их поглощение, напротив, как совершенно непрерывный процесс, протекающий по законам классической динамики.
Это был упорядоченный отход на среднюю линию, уступка старой физике, вслед за которой Планк допустил еще одну, значительно большую. Эти уступки отражали сомнения, не покидавшие создателя квантовой теории даже через десять лет после ее выдвижения. Сомнения в реальности кванта действия исчезли лишь после экспериментов Джеймса Франка и Густава Герца (1913) с образованием света в процессе захвата электронов, когда стало возможным непосредственно измерить квант действия. Начался победный путь атомной модели Бора. Таким образом, сомнения Планка относительно первой редакции его квантовой гипотезы стали беспредметными и все ограничения оказались ненужными.
Еще до возобновления споров вокруг квантовой теории Планк начал свою вторую великую научную битву. Пятнадцать лет назад он ожесточенно боролся против энергетического представления о природе, провозглашенного главным образом Оствальдом. Теперь он с той же непримиримостью выступил против позитивистской гносеологии, которая обрела своего глашатая в лице Эрнста Маха.
Критика теории познания Маха содержится в двух работах: в докладе, который Планк сделал в конце 1908 года в Лейденском университете на тему "Единство физической картины мира", и в статье "К маховской теории физического познания", написанной в 1910 году в ответ на статью Маха, в которой делалась попытка отвести упреки Планка.
В докладе для голландского университета, состоявшемся по инициативе Лоренца, Планк впервые подошел к рассмотрению основных философских проблем. От предыдущих десятилетий его научной деятельности не осталось каких-либо высказываний по теории познания.
Энергетическая дискуссия 1895 года была со стороны Планка главным образом спором специалиста-физика о методе. Лишь со вступлением в философский возраст - так Платон называет период после 50 лет - великий физик в своих работах начал уделять внимание и мировоззренческим вопросам. До конца своей жизни он вновь и вновь возвращался к этой области.
Возражения Планка Маху в существенных моментах перекликаются с ленинской критикой махизма как субъективно-идеалистического мировоззрения. В "Материализме и эмпириокритицизме" Ленин разоблачает махизм как "путаницу, смешение материализма с идеализмом". Естественно, Планк в своей критике исходил из иных точек зрения и иной классовой позиции, чем Ленин, и его выступление имело другие побудительные причины, но во многом его критика была созвучна ленинской.
Ленин упрекал Маха в том, что в своей борьбе против механистического материализма он вместе с водой выплеснул из ванны и ребенка, что, отбрасывая ставшие несостоятельными старые представления о материи, он вообще отрицает объективную реальность. Планк утверждал, что Мах заходит слишком далеко, что, стремясь разоблачить механистическую картину мира, он обесценивает и его физическую картину.
Ленин задавал махистам разоблачающий вопрос: "Существовала ли природа до человека?" Планк писал: "Имеем ли мы разумные основания утверждать, что принцип сохранения энергии существовал в природе еще тогда, когда ни один человек не мог думать о нем, или что небесные тела будут по-прежнему двигаться согласно закону тяготения и после того, как Земля со всеми ее обитателями разлетится в куски?"
Сходны с ленинскими и доводы Планка против принципа "экономии мышления", поставленного Махом в центр теории науки. За десять лет до этого Планк в докладе перед математиками утверждал, что при становлении максвелловской теории электричества принцип экономии, в том смысле, как его понимает Мах, праздновал "одну из своих блестящих побед". Теперь он не разделял этого взгляда. Он писал, что соображения "экономические" были, вероятно, последними из того, что поддерживало таких исследователей, как Коперник, Кеплер, Ньютон, Гюйгенс или Фарадей, в их борьбе против отсталых воззрений и против незыблемых авторитетов, в гораздо большей степени здесь проявилась их несокрушимая вера в реальность созданной ими картины мира.
Защита материалистического взгляда на природу от субъективизма и идеализма была ценным вкладом в борьбу за научно обоснованное мировоззрение. Заслуги Планка здесь несомненны. Правда, в своей полемике с Махом он не проводил четких границ.
В годы, проведенные в Киле, Планк принадлежал к сторонникам философии Маха. Но в процессе своей исследовательской деятельности он признал неосуществимость маховской программы "свободного от метафизики" миропонимания. После этого он не желал более замечать, что влияние далеко не всех идей Маха было тормозящим, что в решающие моменты они во многих случаях стимулирующе действовали на развитие естествознания; это, по верному замечанию Гейзенберга, свидетельствует о глубокой противоречивости прогресса естественнонаучной мысли в классовом обществе.
Спор между Планком и Махом является наглядным примером теоретико-познавательных дискуссий о методе в новейшей физике. Спор, который обе стороны вели с язвительной остротой, не позволяет, однако, рассматривать его как борьбу между материализмом и идеализмом, что было бы слишком грубым упрощением. Планк выступает и против идей Маха, ничего общего не имеющих с идеализмом.
Так, он утверждал, что с точки зрения физики совершенно неприемлема "упорно защищаемая" Махом мысль о том, что относительности всех трансляционных движений - всех движений, при которых тело перемещается, не оборачиваясь вокруг своего центра тяжести, - соответствует также относительность всех вращательных движений. Именно эта "совершенно неприемлемая" идея стала одним из главнейших источников общей теории относительности; она оказалась ценной по меньшей мере в эвристическом отношении, что неоднократно подтверждалось самим Эйнштейном.
Уже по этой причине Эйнштейн не соглашался с безоговорочным осуждением Маха. Он считал критику Планка "в высшей степени несправедливой" и осудил огульное отрицание Планком всех попыток своего австрийского коллеги выяснить теоретико-познавательные основы физики. "Я и сегодня не могу еще постичь, писал он Маху, - как Планк, которого я уважал больше, чем кого-либо другого, мог проявить столь малое понимание Ваших устремлений".
Первая мировая война оказалась для Планка, возглавлявшего ведущий немецкий университет, тяжелым испытанием. Он был неопытен в вопросах практической политики и действовал с позиции "благородной наивности", по меткому замечанию Лизы Мейтнер. При ясности побудительных причин собственных действий он чувствовал себя неуверенно, наблюдая борьбу крупной буржуазии за власть. Поэтому его политические прогнозы редко сбывались. Действительность, как сказал Лауэ, почти всегда оказывалась противоположной тому, о чем "пророчествовал" Планк. Об этом же свидетельствует Эйнштейн, утверждавший, что Планк понимает в политике "не больше, чем кошка в "Отче наш"".
Летом 1914 года в Германии начался разгул националистических страстей. Со светских и церковных кафедр войну приветствовали как своего рода освобождение. Евангелистский теолог Дибелиус в 1916 году писал: "Свершилось! Невыразимая духота последних июльских недель 1914 года была развеяна освободительной грозой. Начало войны отмечено знамением великого божественного откровения. Бог явился немецкому народу! Немецкий народ через грозовые тучи войны увидел пылающие глаза живого бога, устремленные с неба на землю. Он узрел божественное откровение!"
Профессора Берлинского университета, задающего тон среди учебных заведений Германской империи, в большинстве своем считали своим патриотическим долгом собирать остальных немецких ученых под знамена военного воодушевления. Особенно усердствовали представители гуманитарных наук. Ноне остались в стороне и естествоиспытатели. Известный химик Фриц Габер завоевал себе печальную славу изобретателя газовой войны и создателя химического оружия.
Под давлением обстоятельств летом и осенью 1914 года в высказываниях Планка стали встречаться мысли и слова, которые сегодня неприятно поражают. Он говорил о "вздымающемся к небу пламени священного гнева". Он приветствовал день объявления войны как день, в который немецкий народ "вновь обрел" самого себя. Он возносил хвалы студентам и молодым ученым, "целыми толпами" покидавшим аудитории и институты, чтобы добровольно вступить в армию, заявляя, что смерть на поле боя - "драгоценнейшая из наград", которые может получить молодой ученый.
Конечно же, Макс Планк поставил свою подпись под воззванием 93 немецких интеллигентов в октябре 1914 года, под этим печально известным свидетельством политической слепоты и беспомощности, о котором сатирик Карл Краус сказал, что до полной сотни подписавшихся не хватило лишь семи швабов (Игра слов: "Schwab" (разг.) - глупец.).
Подобно Рентгену и Эмилю Фишеру, Планк подписал это заявление, не ознакомившись предварительно с его содержанием. Впоследствии он глубоко сожалел об этом. В письме к Лоренцу он старается смягчить неприятное впечатление, которое произвела именно его подпись на многих ученых за границей. При этом он выразил надежду на то, что удастся уберечь сферу духовного и нравственного, которая лежит "по ту сторону борьбы народов".
Война для Планка была "мировым пожаром, разожженным стрелой молнии", которая ударила из "набежавших вдруг тяжелых политических туч". О социально-экономической подоплеке бойни народов, подготовленной империалистическими державами, Планк знал так же мало, как и большинство немецких профессоров. Он верил, что речь идет о справедливой борьбе в защиту святых ценностей нации.
Вскоре война, которую ученый благословлял с высоты академической кафедры, предстала перед ним во всей своей ужасающей реальности. В жестокой битве за Верден в мае 1916 года был смертельно ранен его старший сын.
Однако ни тяжелые личные переживания, ни картина продолжающегося безумного истребления людей не поколебали "патриотической" позиции Планка. В январе 1917 года - в разгар "брюквенной зимы", которая притушила пламя военного подъема среди широких масс, - он вновь выступил перед Академией с речью о немецкой чести, которую следует защищать, и о железной воле к победе. В апреле 1918 года, в дни празднования его 60-летия, снова вспоминали о "героях там, на фронте", которые борются за благо отечества.
Даже если принять во внимание, что Планк как представитель Берлинского университета и Прусской Академии наук был вынужден пойти на определенный компромисс с милитаристскими настроениями, то ничто не принуждало его через четыре года после бесславного заката гогенцоллерновской монархии в своем докладе на конференции естествоиспытателей в Лейпциге выражать сожаление о том, что княжеские фамилии лишились трона и что "блистательная сухопутная и морская оборона" сломлена.
Это было продумано и сказано в духе и стиле прошедшей эпохи и отчетливо показало, как глубоко укоренились в сознании великого ученого недобрые политические предрассудки немецкой буржуазии и как мало он - в отличие хотя бы от Эйнштейна - понимал смысл преобразований, начавшихся в мире после Великой Октябрьской социалистической революции.
Планк не создал своей "школы", как Зоммерфельд в Мюнхене или Борн в Гёттингене. Кроме собственно учебных часов, он мало занимался со своими студентами. После лекции и семинара, которые обычно проводились в утреннее время, он покидал главное здание университета, поскольку ни один слушатель не обращался к нему с вопросами.
"Получилось так, - отмечал Макс фон Лауэ, - что у Планка было относительно мало докторантов. Он ожидал от них самостоятельности, которую он проявил в собственной диссертации". Но если Планк мало вникал в формальную сторону процесса развития своих учеников, то все же он был умелым воспитателем научной молодежи.
"Много поколений выросло у меня на глазах, - говорил он в день празднования своего 80-летия, - и я имею право сказать, что многие ученики с большими процентами вернули мне то, что я сумел дать им. Я могу назвать много имен, но не хочу произвести впечатление, что ставлю одних выше, других ниже. Одно имя я все же хотел бы здесь назвать - это Макс фон Лауэ, мой ближайший ученик, ставший не только знаменитым физиком, но и моим близким и верным другом. И еще одно имя я хотел бы назвать; это имя стоит особняком: Мориц Шлик, который по завершении добротной диссертации по физике перешел в философию и позднее погиб в результате трагической случайности в Вене". Шлик, как известно, был основателем Венского кружка.
О Планке-лекторе интересное свидетельство оставил один из его слушателей: "Планк жил довольно далеко, в Груневальде, и ездил в Берлин по городской железной дороге. Его поезд часто шел параллельно с моим, который отправлялся из Шарлоттенбурга, и я мот тогда видеть Планка в купе, заполненном служащими и продавщицами, углубленного в подготовительные заметки к лекции. Во время лекции он не пользовался конспектом. Он никогда не допускал ошибок и не запинался. Очень редко доставал он заметки, бросив взгляд на доску, говорил "да" и снова прятал их. Он был лучшим докладчиком, какого я когда-либо слышал. У него не было никаких особых привычек, за исключением единственной: он клал перед собой параллельно два кусочка мела и, когда не писал, время от времени перекладывал их".
В последние годы своей преподавательской деятельности Планк обычно строго придерживался буквы учебников, которые составил постепенно из рукописей своих лекций. Его пятитомное "Введение в теоретическую физику", соответствовавшее пятисеместровому циклу лекций, получило всемирную известность и воспитало множество молодых физиков-теоретиков.
Наряду с этим следует назвать четыре следующих учебника, каждый из которых не раз переиздавался: ранняя работа - "Принцип сохранения энергии", "Лекции по термодинамике", "Теория теплового излучения" и, наконец, выпущенные в 1909 году в Нью-Йорке Колумбийским университетом "Восемь лекций по теоретической физике". Всем трудам Планка, по словам Эйнштейна, присущ "простой, истинно художественный стиль", так что при чтении его работ создается впечатление, что художническая потребность составляла один из сильнейших стимулов его творчества.
До осени 1926 года Планк был профессором Берлинского университета, затем он оставил свой пост. Его преемником стал Эрвин Шрёдингер. Руководство институтом принял уже в 1921 году Макс фон Лауэ. Но и после освобождения от своих обязанностей Планк продолжал активно участвовать в научной жизни университета. В 30-е годы его имя встречается в факультетских протоколах среди участников аттестационных и приемных комиссий и среди принимающих участие в испытательных лекциях.
Планк продолжал аккуратно посещать знаменитый коллоквиум в Институте физики на Рейхстагуфер. Он принадлежал к его постоянным участникам наряду с Лауэ, Эйнштейном, Шрёдингером, Нернстом, Габером, Отто Ганом, Лизой Мейтнер и Вильгельмом Вестфалем. Он всегда был так пунктуален, что по его появлению в аудитории можно было проверять часы. Лишь единственный раз, как сообщает Лауэ, Планк появился на четыре минуты раньше времени, что привлекло всеобщее внимание. Причиной было то, что он пришел после лекции, которую читал в другом городе, и на станцию Фридрихштрассе попал раньше, чем это бывало обычно, когда он пользовался городской железной дорогой.
Планк внимательно следил за развитием квантового учения, не принимая тем не менее в нем участия. Он с воодушевлением приветствовал работы Эрвина Шрёдингера по волновой механике, несмотря на то что ему было нелегко понять эту новую для него систему взглядов. "Я при этом очень надеюсь на стимулирующее влияние привычки, которая, как я уже нередко замечал, облегчает со временем употребление новых понятий и представлений", - писал он в мае 1926 года цюрихскому коллеге.
Отказавшись от преподавания, Планк посвящает свое время чтению публичных лекций. Темой их были обычно общетеоретические и философские вопросы. "Мировая картина новой физики", "Понятие причины в физике", "Физика в борьбе за мировоззрение", "О сущности свободы воли", "Религия и естествознание" - вот некоторые из наиболее известных тем. Все, кто присутствовал на подобных лекциях-докладах ученого, вспоминают о том, что они оставляли неизгладимое впечатление. Сохранившиеся звукозаписи передают потомкам верную картину его ясной и проникновенной манеры говорить.
Если введение кванта действия еще не создало настоящей квантовой теории, как неоднократно подчеркивал Планк, то все же 14 декабря 1900 года был заложен ее фундамент. Поэтому в истории физики этот день считается днем рождения квантовой теории. Поскольку понятие элементарного кванта действия служило в дальнейшем ключом к пониманию всех свойств атомной оболочки и атомного ядра. 14 декабря 1900 года следует рассматривать как день рождения всей атомной физики и как начало новой эры естествознания.
Для старой атомной физики квантовая формула Планка также была важна. Она позволила точно определить абсолютную величину атома и установить первое достоверное значение предложенного в 1895 году австрийским физиком Лошмидтом числа, с помощью которого можно было определять количество атомов в грамм-атоме, то есть в массе, соответствующей атомному весу. Только после открытия Планка можно с достоверностью говорить, каким "весом" обладают атомы. "В этом, - писал Гейзенберг, - первый неоспоримый большой успех теории Планка".
Измерения в Имперском физико-техническом институте, на которые Планк опирался в своих теоретических обобщениях, исходили из практических потребностей. Немецкая промышленность по производству ламп накаливания в то время начала сильно расширяться. Она нуждалась в точных научных основах для изготовления источников света с возможно более высокой светоотдачей. Мощность старых угольных ламп была ограничена, эти лампы не могли успешно соперничать со все еще преобладающими газовыми осветительными приборами. Решению вопроса могли способствовать только коренные изменения. К числу таких работ принадлежали также эксперименты, результаты которых послужили Планку исходным пунктом в его рассуждениях и вычислениях.
Открытие элементарного кванта действия и обоснование квантовой теории в известной мере можно считать побочным теоретическим продуктом берлинской ламповой промышленности начала века. В связи с этим нельзя не вспомнить мысль Фридриха Энгельса, высказанную им в письме 1894 года: "Если у общества появляется техническая потребность, то это продвигает науку вперед больше, чем десяток университетов". В данном случае у общества была техническая потребность, и она действительно оказала могущественное воздействие на науку, правда не без помощи физика, который преподавал и занимался научными исследованиями в одном из крупнейших университетов того времени.
Макс Планк, обнаружив пробел в классической физике, впоследствии искал возможность согласовать свое открытие с классической картиной мира. Даже десять лет спустя он советовал применять квант действия в теории "по возможности консервативно" и производить в существующем до сих пор здании теории только те изменения, которые совершенно необходимы. На закате жизни в работе "К истории физического кванта действия" он признал, что много лет подряд пытался снова и снова "как-нибудь встроить квант действия в систему классической физики", однако это ему не удалось.
Элементарный квант действия упорно сопротивлялся всем попыткам ввести его в обиход физики при сохранении существующих научных положений. Он взрывал традиционные представления о природных процессах. Он выступал, по словам Луи де Бройля, как "возмутитель спокойствия". Он принуждал физиков радикально переосмыслить основные вопросы их науки.
Сам Планк, по выражению Шрёдингера, квантовую теорию "исторг из души в тяжелой интеллектуальной борьбе" и ступал по новому пути очень осторожно. Его целью была единая, замкнутая в себе физическая картина мира. Теперь он почти с ужасом обнаруживал, что его собственное открытие угрожает как раз этому единству и гармонии в самой их основе.
Отклик на открытие Планка, великое значение которого спустя 20 лет было отмечено присуждением Нобелевской премии, был поначалу очень слаб. Несмотря на то что квантовая гипотеза гораздо глубже и основательней подрывала естественнонаучную картину мира, чем открытие Герца или Рентгена, публикации Планка не сразу и не везде привлекли внимание специалистов.
Примером может служить "Справочник по истории естествознания и техники" Людвига Дармштедтера. В вышедшем в 1908 году втором издании этого обширного справочника, где подробно перечислены 120 открытий и находок во всем мире за 1900 год, имя Планка вообще не упоминается.
Хотя физики начала столетия в известной мере интересовались представлением Планка о квантах, они встречали его с глубоким недоверием. В лучшем случае его считали рабочей гипотезой. На первом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в 1911 году, где Планк делал доклад "Законы теплового излучения и гипотеза элементарного кванта действия", Анри Пуанкаре весьма отрицательно высказался об идеях Планка. То, что Арнольд Зоммерфельд, который вскоре после этого стал одним из создателей классической квантовой теории, держал себя "по меньшей мере нейтрально", как сказал Макс Планк в застольной речи на праздновании своего 80-летия, было исключением, и Планк воспринял этот нейтралитет как "определенную поддержку".
Первым физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был Альберт Эйнштейн, тогда еще эксперт Патентного бюро в Берне.
Эйнштейн в 1905 году перенес гениальную идею квантованного поглощения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение вообще и таким образом обосновал новое учение о свете. В квантовой теории света классическая волновая теория и классическая корпускулярная теория света были в диалектическом смысле "сняты" и на более высокой ступени развития слились воедино.
Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было чрезвычайно смелым, почти дерзким шагом, в правильность которого вначале поверили лишь немногие. И прежде всего с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам Планк. Но именно квантовая теория света позволила простейшим образом объяснить ряд физических явлений, считавшихся загадочными, например фотоэлектрический эффект. Эйнштейн расчистил дорогу квантовому представлению Планка.
Вместе с тем Планк был одним из первых физиков, которые сразу же признали теорию относительности Эйнштейна гениальным скачком вперед и выступили в ее защиту.
Работа Планка "Принцип относительности и основные уравнения механики" была его вкладом в создание релятивистской механики. Особенно он восхищался тем, что теория относительности преодолела ньютоновское понятие времени. Эйнштейновское представление о времени, сказал он в 1909 году в лекции, прочитанной в Нью-Йорке, превосходит по смелости, "вероятно, все, что до сих пор было достигнуто в теоретическом естествознании и Даже в философской теории познания". Такие высокие оценки у Планка очень редки.
В плане истории науки примечательно, что Планк настойчивее Эйнштейна стремился проследить и выявить в положениях теории относительности абсолютное. Прежде всего он видел его в скорости света, величине постоянной, которая в классической физике обладала лишь ограниченным и подчиненным значением. В теории относительности Эйнштейна она получила абсолютный смысл: как верхняя граница скорости распространения любого действия. "Как квант действия в квантовой теории, - писал Планк в автобиографии, - так и скорость света в теории относительности являются абсолютными центральными пунктами".
Еще раньше Планк, который всегда и везде искал абсолютное, обращал внимание на то, что теория относительности не устраняет из мира абсолютное, но только переносит его дальше назад: в ограниченность четырехмерного пространственно-временного континуума, возникающего из того, что посредством скорости света пространство и время сливаются в единое целое. Эта ограниченность должна быть "чем-то самостоятельным, независимым от какого бы то ни было произвола и потому абсолютным".
В своем подходе к учению Эйнштейна о пространстве и времени как к абсолютной теории Планк является предшественником того толкования специальной теории относительности, которое в последние годы разрабатывается некоторыми советскими математиками и физиками.
Через десять лет после открытия элементарного кванта действия Планк обновил свою квантовую гипотезу в работе "Теория теплового излучения". В этой второй редакции он ее существенно ограничил. Чтобы обеспечить неприкосновенность основных положений максвелловской электродинамики, которые сохранялись и при точнейших оптических измерениях, он предложил рассматривать как квантовый процесс только испускание тепловых лучей, а их поглощение, напротив, как совершенно непрерывный процесс, протекающий по законам классической динамики.
Это был упорядоченный отход на среднюю линию, уступка старой физике, вслед за которой Планк допустил еще одну, значительно большую. Эти уступки отражали сомнения, не покидавшие создателя квантовой теории даже через десять лет после ее выдвижения. Сомнения в реальности кванта действия исчезли лишь после экспериментов Джеймса Франка и Густава Герца (1913) с образованием света в процессе захвата электронов, когда стало возможным непосредственно измерить квант действия. Начался победный путь атомной модели Бора. Таким образом, сомнения Планка относительно первой редакции его квантовой гипотезы стали беспредметными и все ограничения оказались ненужными.
Еще до возобновления споров вокруг квантовой теории Планк начал свою вторую великую научную битву. Пятнадцать лет назад он ожесточенно боролся против энергетического представления о природе, провозглашенного главным образом Оствальдом. Теперь он с той же непримиримостью выступил против позитивистской гносеологии, которая обрела своего глашатая в лице Эрнста Маха.
Критика теории познания Маха содержится в двух работах: в докладе, который Планк сделал в конце 1908 года в Лейденском университете на тему "Единство физической картины мира", и в статье "К маховской теории физического познания", написанной в 1910 году в ответ на статью Маха, в которой делалась попытка отвести упреки Планка.
В докладе для голландского университета, состоявшемся по инициативе Лоренца, Планк впервые подошел к рассмотрению основных философских проблем. От предыдущих десятилетий его научной деятельности не осталось каких-либо высказываний по теории познания.
Энергетическая дискуссия 1895 года была со стороны Планка главным образом спором специалиста-физика о методе. Лишь со вступлением в философский возраст - так Платон называет период после 50 лет - великий физик в своих работах начал уделять внимание и мировоззренческим вопросам. До конца своей жизни он вновь и вновь возвращался к этой области.
Возражения Планка Маху в существенных моментах перекликаются с ленинской критикой махизма как субъективно-идеалистического мировоззрения. В "Материализме и эмпириокритицизме" Ленин разоблачает махизм как "путаницу, смешение материализма с идеализмом". Естественно, Планк в своей критике исходил из иных точек зрения и иной классовой позиции, чем Ленин, и его выступление имело другие побудительные причины, но во многом его критика была созвучна ленинской.
Ленин упрекал Маха в том, что в своей борьбе против механистического материализма он вместе с водой выплеснул из ванны и ребенка, что, отбрасывая ставшие несостоятельными старые представления о материи, он вообще отрицает объективную реальность. Планк утверждал, что Мах заходит слишком далеко, что, стремясь разоблачить механистическую картину мира, он обесценивает и его физическую картину.
Ленин задавал махистам разоблачающий вопрос: "Существовала ли природа до человека?" Планк писал: "Имеем ли мы разумные основания утверждать, что принцип сохранения энергии существовал в природе еще тогда, когда ни один человек не мог думать о нем, или что небесные тела будут по-прежнему двигаться согласно закону тяготения и после того, как Земля со всеми ее обитателями разлетится в куски?"
Сходны с ленинскими и доводы Планка против принципа "экономии мышления", поставленного Махом в центр теории науки. За десять лет до этого Планк в докладе перед математиками утверждал, что при становлении максвелловской теории электричества принцип экономии, в том смысле, как его понимает Мах, праздновал "одну из своих блестящих побед". Теперь он не разделял этого взгляда. Он писал, что соображения "экономические" были, вероятно, последними из того, что поддерживало таких исследователей, как Коперник, Кеплер, Ньютон, Гюйгенс или Фарадей, в их борьбе против отсталых воззрений и против незыблемых авторитетов, в гораздо большей степени здесь проявилась их несокрушимая вера в реальность созданной ими картины мира.
Защита материалистического взгляда на природу от субъективизма и идеализма была ценным вкладом в борьбу за научно обоснованное мировоззрение. Заслуги Планка здесь несомненны. Правда, в своей полемике с Махом он не проводил четких границ.
В годы, проведенные в Киле, Планк принадлежал к сторонникам философии Маха. Но в процессе своей исследовательской деятельности он признал неосуществимость маховской программы "свободного от метафизики" миропонимания. После этого он не желал более замечать, что влияние далеко не всех идей Маха было тормозящим, что в решающие моменты они во многих случаях стимулирующе действовали на развитие естествознания; это, по верному замечанию Гейзенберга, свидетельствует о глубокой противоречивости прогресса естественнонаучной мысли в классовом обществе.
Спор между Планком и Махом является наглядным примером теоретико-познавательных дискуссий о методе в новейшей физике. Спор, который обе стороны вели с язвительной остротой, не позволяет, однако, рассматривать его как борьбу между материализмом и идеализмом, что было бы слишком грубым упрощением. Планк выступает и против идей Маха, ничего общего не имеющих с идеализмом.
Так, он утверждал, что с точки зрения физики совершенно неприемлема "упорно защищаемая" Махом мысль о том, что относительности всех трансляционных движений - всех движений, при которых тело перемещается, не оборачиваясь вокруг своего центра тяжести, - соответствует также относительность всех вращательных движений. Именно эта "совершенно неприемлемая" идея стала одним из главнейших источников общей теории относительности; она оказалась ценной по меньшей мере в эвристическом отношении, что неоднократно подтверждалось самим Эйнштейном.
Уже по этой причине Эйнштейн не соглашался с безоговорочным осуждением Маха. Он считал критику Планка "в высшей степени несправедливой" и осудил огульное отрицание Планком всех попыток своего австрийского коллеги выяснить теоретико-познавательные основы физики. "Я и сегодня не могу еще постичь, писал он Маху, - как Планк, которого я уважал больше, чем кого-либо другого, мог проявить столь малое понимание Ваших устремлений".
Первая мировая война оказалась для Планка, возглавлявшего ведущий немецкий университет, тяжелым испытанием. Он был неопытен в вопросах практической политики и действовал с позиции "благородной наивности", по меткому замечанию Лизы Мейтнер. При ясности побудительных причин собственных действий он чувствовал себя неуверенно, наблюдая борьбу крупной буржуазии за власть. Поэтому его политические прогнозы редко сбывались. Действительность, как сказал Лауэ, почти всегда оказывалась противоположной тому, о чем "пророчествовал" Планк. Об этом же свидетельствует Эйнштейн, утверждавший, что Планк понимает в политике "не больше, чем кошка в "Отче наш"".
Летом 1914 года в Германии начался разгул националистических страстей. Со светских и церковных кафедр войну приветствовали как своего рода освобождение. Евангелистский теолог Дибелиус в 1916 году писал: "Свершилось! Невыразимая духота последних июльских недель 1914 года была развеяна освободительной грозой. Начало войны отмечено знамением великого божественного откровения. Бог явился немецкому народу! Немецкий народ через грозовые тучи войны увидел пылающие глаза живого бога, устремленные с неба на землю. Он узрел божественное откровение!"
Профессора Берлинского университета, задающего тон среди учебных заведений Германской империи, в большинстве своем считали своим патриотическим долгом собирать остальных немецких ученых под знамена военного воодушевления. Особенно усердствовали представители гуманитарных наук. Ноне остались в стороне и естествоиспытатели. Известный химик Фриц Габер завоевал себе печальную славу изобретателя газовой войны и создателя химического оружия.
Под давлением обстоятельств летом и осенью 1914 года в высказываниях Планка стали встречаться мысли и слова, которые сегодня неприятно поражают. Он говорил о "вздымающемся к небу пламени священного гнева". Он приветствовал день объявления войны как день, в который немецкий народ "вновь обрел" самого себя. Он возносил хвалы студентам и молодым ученым, "целыми толпами" покидавшим аудитории и институты, чтобы добровольно вступить в армию, заявляя, что смерть на поле боя - "драгоценнейшая из наград", которые может получить молодой ученый.
Конечно же, Макс Планк поставил свою подпись под воззванием 93 немецких интеллигентов в октябре 1914 года, под этим печально известным свидетельством политической слепоты и беспомощности, о котором сатирик Карл Краус сказал, что до полной сотни подписавшихся не хватило лишь семи швабов (Игра слов: "Schwab" (разг.) - глупец.).
Подобно Рентгену и Эмилю Фишеру, Планк подписал это заявление, не ознакомившись предварительно с его содержанием. Впоследствии он глубоко сожалел об этом. В письме к Лоренцу он старается смягчить неприятное впечатление, которое произвела именно его подпись на многих ученых за границей. При этом он выразил надежду на то, что удастся уберечь сферу духовного и нравственного, которая лежит "по ту сторону борьбы народов".
Война для Планка была "мировым пожаром, разожженным стрелой молнии", которая ударила из "набежавших вдруг тяжелых политических туч". О социально-экономической подоплеке бойни народов, подготовленной империалистическими державами, Планк знал так же мало, как и большинство немецких профессоров. Он верил, что речь идет о справедливой борьбе в защиту святых ценностей нации.
Вскоре война, которую ученый благословлял с высоты академической кафедры, предстала перед ним во всей своей ужасающей реальности. В жестокой битве за Верден в мае 1916 года был смертельно ранен его старший сын.
Однако ни тяжелые личные переживания, ни картина продолжающегося безумного истребления людей не поколебали "патриотической" позиции Планка. В январе 1917 года - в разгар "брюквенной зимы", которая притушила пламя военного подъема среди широких масс, - он вновь выступил перед Академией с речью о немецкой чести, которую следует защищать, и о железной воле к победе. В апреле 1918 года, в дни празднования его 60-летия, снова вспоминали о "героях там, на фронте", которые борются за благо отечества.
Даже если принять во внимание, что Планк как представитель Берлинского университета и Прусской Академии наук был вынужден пойти на определенный компромисс с милитаристскими настроениями, то ничто не принуждало его через четыре года после бесславного заката гогенцоллерновской монархии в своем докладе на конференции естествоиспытателей в Лейпциге выражать сожаление о том, что княжеские фамилии лишились трона и что "блистательная сухопутная и морская оборона" сломлена.
Это было продумано и сказано в духе и стиле прошедшей эпохи и отчетливо показало, как глубоко укоренились в сознании великого ученого недобрые политические предрассудки немецкой буржуазии и как мало он - в отличие хотя бы от Эйнштейна - понимал смысл преобразований, начавшихся в мире после Великой Октябрьской социалистической революции.
Планк не создал своей "школы", как Зоммерфельд в Мюнхене или Борн в Гёттингене. Кроме собственно учебных часов, он мало занимался со своими студентами. После лекции и семинара, которые обычно проводились в утреннее время, он покидал главное здание университета, поскольку ни один слушатель не обращался к нему с вопросами.
"Получилось так, - отмечал Макс фон Лауэ, - что у Планка было относительно мало докторантов. Он ожидал от них самостоятельности, которую он проявил в собственной диссертации". Но если Планк мало вникал в формальную сторону процесса развития своих учеников, то все же он был умелым воспитателем научной молодежи.
"Много поколений выросло у меня на глазах, - говорил он в день празднования своего 80-летия, - и я имею право сказать, что многие ученики с большими процентами вернули мне то, что я сумел дать им. Я могу назвать много имен, но не хочу произвести впечатление, что ставлю одних выше, других ниже. Одно имя я все же хотел бы здесь назвать - это Макс фон Лауэ, мой ближайший ученик, ставший не только знаменитым физиком, но и моим близким и верным другом. И еще одно имя я хотел бы назвать; это имя стоит особняком: Мориц Шлик, который по завершении добротной диссертации по физике перешел в философию и позднее погиб в результате трагической случайности в Вене". Шлик, как известно, был основателем Венского кружка.
О Планке-лекторе интересное свидетельство оставил один из его слушателей: "Планк жил довольно далеко, в Груневальде, и ездил в Берлин по городской железной дороге. Его поезд часто шел параллельно с моим, который отправлялся из Шарлоттенбурга, и я мот тогда видеть Планка в купе, заполненном служащими и продавщицами, углубленного в подготовительные заметки к лекции. Во время лекции он не пользовался конспектом. Он никогда не допускал ошибок и не запинался. Очень редко доставал он заметки, бросив взгляд на доску, говорил "да" и снова прятал их. Он был лучшим докладчиком, какого я когда-либо слышал. У него не было никаких особых привычек, за исключением единственной: он клал перед собой параллельно два кусочка мела и, когда не писал, время от времени перекладывал их".
В последние годы своей преподавательской деятельности Планк обычно строго придерживался буквы учебников, которые составил постепенно из рукописей своих лекций. Его пятитомное "Введение в теоретическую физику", соответствовавшее пятисеместровому циклу лекций, получило всемирную известность и воспитало множество молодых физиков-теоретиков.
Наряду с этим следует назвать четыре следующих учебника, каждый из которых не раз переиздавался: ранняя работа - "Принцип сохранения энергии", "Лекции по термодинамике", "Теория теплового излучения" и, наконец, выпущенные в 1909 году в Нью-Йорке Колумбийским университетом "Восемь лекций по теоретической физике". Всем трудам Планка, по словам Эйнштейна, присущ "простой, истинно художественный стиль", так что при чтении его работ создается впечатление, что художническая потребность составляла один из сильнейших стимулов его творчества.
До осени 1926 года Планк был профессором Берлинского университета, затем он оставил свой пост. Его преемником стал Эрвин Шрёдингер. Руководство институтом принял уже в 1921 году Макс фон Лауэ. Но и после освобождения от своих обязанностей Планк продолжал активно участвовать в научной жизни университета. В 30-е годы его имя встречается в факультетских протоколах среди участников аттестационных и приемных комиссий и среди принимающих участие в испытательных лекциях.
Планк продолжал аккуратно посещать знаменитый коллоквиум в Институте физики на Рейхстагуфер. Он принадлежал к его постоянным участникам наряду с Лауэ, Эйнштейном, Шрёдингером, Нернстом, Габером, Отто Ганом, Лизой Мейтнер и Вильгельмом Вестфалем. Он всегда был так пунктуален, что по его появлению в аудитории можно было проверять часы. Лишь единственный раз, как сообщает Лауэ, Планк появился на четыре минуты раньше времени, что привлекло всеобщее внимание. Причиной было то, что он пришел после лекции, которую читал в другом городе, и на станцию Фридрихштрассе попал раньше, чем это бывало обычно, когда он пользовался городской железной дорогой.
Планк внимательно следил за развитием квантового учения, не принимая тем не менее в нем участия. Он с воодушевлением приветствовал работы Эрвина Шрёдингера по волновой механике, несмотря на то что ему было нелегко понять эту новую для него систему взглядов. "Я при этом очень надеюсь на стимулирующее влияние привычки, которая, как я уже нередко замечал, облегчает со временем употребление новых понятий и представлений", - писал он в мае 1926 года цюрихскому коллеге.
Отказавшись от преподавания, Планк посвящает свое время чтению публичных лекций. Темой их были обычно общетеоретические и философские вопросы. "Мировая картина новой физики", "Понятие причины в физике", "Физика в борьбе за мировоззрение", "О сущности свободы воли", "Религия и естествознание" - вот некоторые из наиболее известных тем. Все, кто присутствовал на подобных лекциях-докладах ученого, вспоминают о том, что они оставляли неизгладимое впечатление. Сохранившиеся звукозаписи передают потомкам верную картину его ясной и проникновенной манеры говорить.