Первоначала вещей(Очерк о строении вещества) - Кудрявцев Борис Сергеевич. Страница 1
Борис Кудрявцев
ПЕРВОНАЧАЛА ВЕЩЕЙ
Очерк о строении вещества
I
ХАОС
Вместо введения
Сегодня утром работа не клеилась. Возможно, оказывалось утомление от напряженной работы в течение зимы, возможно и то, что теплый весенний ветер пробуждал заложенное в каждом человеке стремление с наступлением солнечных дней, сменяющих зимнюю непогоду, уезжать из города в лес, в поле…
Попытки сосредоточиться были бесплодны: мысли разбегались, и решение, казалось бы, несложной задачи никак не давалось в руки. Сложив папки с расчетами и взяв с книжной полки последний номер литературного журнала, я закрыл двери лаборатории и уже через полчаса шел по широкой аллее пригородного парка.
В парке было людно. Студенты и школьники в одиночку и группами готовились к предстоящим экзаменам. Более молодое поколение, не обремененное еще школьными заботами, со свойственной ему непосредственностью наслаждалось теплым солнечным днем.
В одной из боковых аллей нашлась свободная скамейка. Рядом со мной на скамейке сидела молодая женщина с толстой книгой, по-видимому учебником. Время от времени она отрывалась от чтения и следила взглядом за маленьким мальчиком, пускавшим в небольшом пруду деревянный кораблик. Легкий ветер прибивал кораблик к берегу, и он никак не хотел отправляться в плавание. Обескураженный неудачей, мальчуган вытащил из воды свой кораблик, подошел к скамейке и осторожно тронул за руку мою соседку.
Женщина подняла глаза от книги.
— В чем дело, Андрюша? Почему ты не играешь?
Мальчик пристально смотрел на мать.
— Мама, а почему вода жидкая?
— Ну что ты, Андрюша! Ты опять задаешь глупые вопросы. Вода жидкая, потому что она вода. Иди играй! — и она снова наклонилась над книгой.
По выражению глаз мальчика было видно, что его не удовлетворил ответ матери. Он снова потянул ее за руку:
— Мама, но почему вода жидкая, а лед твердый?
— Ах, Андрюша, сколько раз я тебе говорила, что лед твердый, потому что лед — это замерзшая вода. Иди пускай свой кораблик.
Малыш постоял еще мгновение в нерешительности, потом взял кораблик и пошел к пруду. Что-то неуловимое в его походке и всей фигуре говорило о том, что «глупые вопросы» продолжали его интересовать.
И впрямь, так ли уж глупы вопросы, занимавшие мальчика? В самом деле, почему одни тела жидкие, другие твердые, а третьи газообразные? Почему, если жидкость охлаждать, она превращается в твердое тело, а если нагревать, то в пар?
Может ли наука в наше время ответить на это? Мысленно я старался проследить, как обогащалось человеческое знание, как находил человек правильные ответы на эти, казалось бы, совсем простые вопросы.
Во глубине веков
Примерно две с половиной тысячи лет тому назад, в V веке до нашего летосчисления, на омываемом теплым Средиземным морем Балканском полуострове достигло расцвета античное греческое государство. Это был золотой век классического искусства, науки, философии. До нашего времени непревзойденными остаются замечательные творения греческих скульпторов. Мы с восхищением любуемся сохранившимися памятниками античной архитектуры, с восторгом читаем бессмертные творения Гомера, Еврипида, Аристофана… Драгоценный памятник греческой культуры — сочинения философов и ученых, подводящие итог знаниям, которые приобрел человек, присматриваясь к явлениям окружающей его природы, пытаясь понять их, объяснить закономерности, которым они подчиняются. Подмечая на каждом шагу взаимную связь различных явлений, люди воспринимали природу во всем ее многообразии как нечто единое, целое.
Две отличительные черты окружающего мира особенно бросались в глаза человеку. Первой из них была постоянная изменчивость природы. Смена времен года резко меняла облик земли. За цветущей весной и жарким летом неизбежно приходили осень и холодная зима. Жизнь в природе замирала, для того чтобы вновь возродиться с приходом весны. Морские прибои подмывали высокие берега, меняя их очертания. Лесной пожар, начавшийся от неосторожно разложенного пастухами костра, пожирал огромные стволы вековых деревьев. Горный обвал мог превратить цветущую долину в пустыню. Все люди, и раб и полководец, умирали и после сжигания превращались в пепел. В мире все изменчиво, нет ничего постоянного, все течет, все изменяется: день сменяется ночью, летний жар — зимним холодом, здоровье — болезнью…
«На того, кто входит в ту же самую реку, каждый раз текут новые воды… В одну и ту же реку невозможно войти дважды», — говорил один из греческих мудрецов, Гераклит Эфесский, подчеркивая мысль, что все в природе непрерывно изменяется.
Второй особенностью природы, подмеченной человеком, была своеобразно сочетающаяся с изменчивостью вечность окружающего мира. Действительно, оголенная зимними холодами горная вершина вновь покрывалась весною цветущим ковром; на месте уничтоженного пожаром леса возникала поросль, превращавшаяся через несколько десятилетий в густой лес. Место умерших людей и животных занимали рождающиеся вновь… И так было везде и во всем. Мир изменчив и в то же самое время вечен. Непрерывно изменяясь, природа вновь и вновь воспроизводит себя.
Попыткой объяснить эту противоречивость природы была гениальная догадка классической древности — материалистическое учение об атомах. Наиболее полно это учение изложил греческий философ и ученый Демокрит.
Атомы
Демокрит родился около 460 года до нашего летосчисления в греческом городе Абдере. По дошедшим до нас сведениям, это был энциклопедически образованный человек. Все интересовало его: физика, математика, философия, медицина, техника…
Главное сочинение Демокрита, «Великий диакосмос», посвящено учению о строении мира.
Демокрит думал, что окружающий мир состоит из мельчайших частиц. Эти частицы он считал неделимыми и назвал поэтому атомами (атом — по-гречески неделимый).
Атомы, по его мысли, вечны и неизменны, многообразие же окружающей нас природы вызвано различным движением и различными сочетаниями атомов.
«Все состоит из атомов… вещи отличаются друг от друга атомами, из которых они состоят, их порядком и положением…» — писал Демокрит. Атомы находятся в непрерывном движении, и это движение — причина изменчивости мира. Сами атомы неизменны, и в этом объяснение вечности мира. Двигаясь беспорядочно, атомы приближаются друг к другу, образуют скопления. В одном случае такое скопление может быть водой, в другом случае — камнем, в третьем — растением. Спустя некоторое время в результате движения атомов эти скопления изменятся: вода испарится, растение увянет… Но вечность атомов и их движения обеспечивает повторное возникновение исчезнувших скоплений атомов, поэтому окружающий нас мир вечен.
Тем, что все состоит из атомов, Демокрит объяснял многие хорошо известные свойства вещей. Так, например, аромат цветов, по его мнению, мы чувствуем потому, что вылетающие из чашечки цветка атомы попадают в нос человека и вызывают ощущение запаха. Соленый вкус морскому воздуху придают атомы соли, уносимые ветром вместе с капельками морской воды. Горький, соленый, острый вкус различных тел, как считал Демокрит, зависит от формы их атомов. Пользуясь атомным учением, он объяснял разнообразные явления природы: возникновение облаков, громовые раскаты, зарницы и многое другое.
Рис. 1. Так Демокрит объяснял, почему пахнут цветы.
В древности взгляды Демокрита пользовались широким распространением. В I веке до нашей эры замечательный римский поэт и философ Тит Лукреций Кар рассказал об атомах в своей бессмертной поэме «О природе вещей». Поэтичные строки поэмы запоминались лучше ученых трактатов.