Тут необходимы пояснения. В XVII столетии возникла классическая наука. Она получила такое название потому, что основные законы природы, найденные Галилеем, Декартом и Ньютоном, а затем вереницей великих мыслителей XVIII и XIX столетий, претендовали на роль окончательных истин, которые останутся навсегда такими же незыблемыми канонами научной мысли, какими стали для художественного творчества каноны, воплотившиеся в архитектурные и скульптурные шедевры классической древности.
Классическая физика, и прежде всего законы механики, изложенные в «Математических началах натуральной философии» Ньютона, имели некоторое основание претендовать на роль вечных скрижалей науки. Начиная с Ньютона наука развивается, не отбрасывая того, что найдено и проверено опытом, она обобщает и уточняет старые законы, находит области их применимости, показывает, как эти законы модифицируются в новых областях. Но классическая наука претендовала на большее. Большинство мыслителей XVIII–XIX вв. думали, что законы механики Ньютона представляют собой незыблемый фундамент науки. Классическая наука — это не только определенные аксиомы (такие, как независимость массы тела от энергии, с которой оно движется, или непрерывность энергии — возможность сколь угодно малого ее приращения), но и уверенность в том, что это действительно аксиомы. Дело даже не в субъективной уверенности. Понятия классической науки по существу не требуют для своего понимания каких-то иных, противоречащих им допущений.
Что же такое неклассическая физика? Ее иногда определяют чисто негативным образом: она не классическая, в общем случае она отказывается от фундаментальных постулатов, из которых исходит классическая физика. В 1900 г. Планк предположил, что излучение энергии может происходить лишь определенными минимальными количествами — квантами. Через несколько лет Эйнштейн показал, что из относительности пространства, времени и движения (эти релятивистские понятия были противопоставлены ньютоновым понятиям абсолютного пространства, времени и движения) следует зависимость массы тела от скорости и, следовательно, от энергии его движения; когда скорость приближается к своему пределу — 300 тыс. км в секунду, масса тела стремится к бесконечности. Эйнштейн предположил далее, что и масса покоящегося тела m зависит от его внутренней энергии Е; если измерить энергию и массу обычными единицами, то энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света с. Таким образом, Е = mс2.
В 20-е годы появилась еще более парадоксальная неклассическая теория — квантовая механика. Бор и Гейзенберг показали, что движущаяся частица не обладает, вообще говоря, определенным положением в пространстве и определенной скоростью в данный момент. Эти новые соотношения, свойственные процессам, очень далеким от повседневного опыта, произвели неожиданно сильное впечатление на широкие круги. Казалось бы, тело, которое движется со скоростью, сопоставимой со скоростью света (о нем идет речь в теории относительности), не должно вызывать какие-либо эмоции у человека, не занимающегося теоретической физикой. Столь же далека от него судьба электрона, проходящего сквозь очень узкое отверстие, близкое по размерам к размерам электрона. Если при таком чисто мысленном, практически неосуществимом эксперименте прохождение сквозь отверстие меняет скорость электрона и делает ее неопределенной — это, по-видимому, не должно было произвести сильное впечатление на широкие круги. Между тем впечатление было колоссальным. И квантовая механика и теория относительности вызвали не только широкий интерес, но и серьезное изменение стиля мышления о природе. Вероятно, несколько сходный переворот в умах был следствием исчезновения абсолютного «верха» и «низа» в древности, когда утвердилось представление о шарообразной форме Земли. Подобное же смятение в умах произвела астрономия XVI–XVII вв., покончившая с абсолютно неподвижным центром Вселенной. Изменилось не только представление о фундаментальных законах природы, но и представление о самой науке. Теория относительности и позже квантовая механика не только заменили старые фундаментальные законы новыми. Эти новые законы уже не претендовали на окончательное решение основных проблем бытия.
Гельмгольц в XIX в. видел высшую и конечную цель науки в сведении всей картины мира к центральным силам, полностью подчиненным механике Ньютона. Современный физик не собирается поставить на место этой цели какую-то другую, но также окончательную цель. Подобные викторианские иллюзии потеряны навсегда. Неклассическая физика — это здание, которое не только растет вверх, но и углубляется в поисках фундамента, все более глубокого, но никогда не оказывающегося последним. Человеческий разум в этом смысле не только увидел новую Вселенную, но увидел в новом аспекте самого себя.
Эффект неклассической физики не был только негативным. Человечество интуитивно почувствовало, что оно вступает в эпоху более высокого динамизма, что наука несет с собой не только неясные еще, но несомненно глубокие изменения в жизни людей, но что сама эта жизнь станет непрерывным изменением, что изменятся не только научные представления, но и потенции науки, ее воздействие на жизнь станет непрерывно изменять материальные и духовные силы человечества.
Те, кто помнит первоначальное воздействие теории относительности и квантовой механики на общественную психологию, могут засвидетельствовать оптимистический характер их эффекта. В 20-е годы происходила радикальная переоценка ценностей. Стабильность, повторяемость, неизменность потеряли свой викторианский, оптимистический ореол. Оптимизм все больше стал связанным с преобразованиями. Разумеется, дискредитация покоя и апофеоз движения — очень приблизительная характеристика, требующая оговорок, связанная с противоречащими ей констатациями. Разумеется, также корни указанной переоценки ценностей гораздо шире, чем воздействие неклассической науки; последнее, может быть, даже и не входило в число этих корней — просто психологический эффект науки совпал с господствующими переменами в общественной психологии. Это было одной из причин характерного для 20-х годов напряженного интереса к новой науке.
В середине века интуитивное прозрение стало отчетливым прогнозом. Теперь мы можем в какой-то мере определить, в чем состоит эффект неклассической физики, эффект ее основной черты — незавершенности, незамкнутости новых представлений о мире, неизбежного пересмотра фундаментальных принципов науки. Посмотрим же, каким рисуется сейчас эффект неклассической физики.
Классическая физика также сделала динамичными, подвижными, изменяющимися и научные представления, и воздействие науки на материальные и духовные силы человечества. Но это был динамизм другого, менее высокого ранга. Менялись частные научные представления, но фундаментальные принципы оставались неизменными. Изменение частных научных представлений вызвало сначала спорадическое, а в конце классического периода, в начале XX в., непрерывное изменение технического уровня производства. Начиная с промышленного переворота XVIII в. производство становится прикладным естествознанием. Технический прогресс спорадически или непрерывно исходит из схем классической науки, он берет эти схемы в качестве идеальных циклов, к которым должна приблизиться производственная техника. Вся история классической теплотехники — это история последовательного приближения к идеальному циклу Карно, к идеальной физической схеме перехода тепла от нагретого тела к более холодному; такой переход позволяет превратить тепло в механическую работу. Сами идеальные физические схемы не оставались неподвижными, они дополнялись новыми. Наука узнавала о новых законах сохранения, об энтропии, о строении молекул, об эволюции неорганической и органической природы; число схем, служивших целевыми канонами для практики, все возрастало. Если говорить об энергетике, то главным целевым каноном XVIII в. было сохранение механической энергии при преобразовании уже имеющегося потенциала (например, вода, давящая на ковши наливного колеса) или имеющейся кинетической энергии (поток, толкающий лопатки подливного колеса) в механическое вращение машин, родоначальниками которых были прядильные и ткацкие станки, возвестившие промышленную революцию. В XIX в. (вернее, в период, охватывающий конец XVIII в. и почти весь XIX в.) таким целевым каноном энергетики стало сохранение энергии при преобразовании тепла в механическую работу. Приближение к целевому канону выражалось в повышении коэффициента полезного действия тепловых установок. Начиная с конца XIX в. наука, узнав о превращении механической работы в электричество и о превращении электричества в механическую работу (это связано с выводами из основных уравнений классической электродинамики, из уравнений Максвелла), ставит перед техническим прогрессом новый целевой канон, и энергетика стремится воплотить в жизнь схему: движение проводника в магнитном поле вызывает электрический ток, а последний на значительном расстоянии заставляет вращаться проводник в магнитном поле. Воплощение этой схемы в виде единой системы централизованного электроснабжения — основная цель электрификации.
