Три научные революции обусловили три длительные стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя научная картина мира. Это, конечно, не означает, что в истории науки важны одни лишь революции. В промежутках между ними делаются научные открытия и создаются новые теории. Однако именно революционные изменения, затрагивающие основы науки, определяют общие контуры научной картины мира на длительный период.
Между аристотелевской и ньютоновской революциями лежит исторический период по чти в две тысячи лет; Эйнштейна от Ньютона отделяют немногим более двухсот лет. Но не прошло и ста лет со времени появления нынешней научной картины мира, как у многих ученых возникло ощущение близости новой научной революции. Таким образом, можно утверждать, что историческое развитие науки идет с ускорением.
Однако научные революции (в отличие от общественно-политических) не пугают людей. Наоборот, среди ученых утвердилась вера в то, что эти революции, вопервых, необходимый элемент в развитии науки, а во-вторых, не только не исключают, но, напротив, предполагают взаимосвязь между старыми и новыми научными знаниями и представлениями. Известный датский ученый XX в. Нильс Бор сформулировал так называемое правило соответствия: всякая новая научная теория не отвергает начисто предшествующую, а включает ее в себя на правах частного случая, то есть устанавливает для прежней теории ограниченную область применимости. И при этом обе теории (старая и новая) вполне могут мирно сосуществовать. Например, Земля, как известно, имеет форму шара. Но при переходе через улицу (то есть в ограниченных масштабах) ее можно считать плоской. В этих пределах данное утверждение будет «соответствовать действительности». А вот выход за эти пределы (например, в космическое пространство) потребует полностью изменить наши представления и создать новую теорию, в которой найдется место и для старой, но лишь на правах частного случая.
Итак, каждая новая научная картина мира не уничтожает предыдущую, а, являясь более широкой, включает ее в себя. Кроме того, без предыдущего не могло бы быть и последующего, или, говоря иначе, любые новые взгляды, идеи и теории обязаны своим появлением на свет всем старым представлениям, существовавшим задолго и незадолго до них.
Со скоростью света. Теория относительности
Появление второй научной картины мира было связано в первую очередь со сменой геоцентризма гелиоцентризмом. Третья научная картина мира отказалась от какого-либо центризма вообще. По новым представлениям Вселенная стала рассматриваться безграничной, а у безграничности, как известно, не может быть центра. А вернее, таким центром можно считать любую точку. Но это будет условный, или относительный центр, и вся система отсчета, связанная с ним, тоже будет условной, или относительной. То есть она будет верна при одном выбранном центре (или относительно его), но не при другом (относительно другого). Таким образом, все системы отсчета и все вытекающие из них утверждения будут относительными – правильными в одних координатах и неправильными в других. Третья научная картина мира часто называется релятивистской (от лат. relativus – «относительный»).
Эрнест Резерфорд (1871–1937)
Эти открытия убедительно показали, что атомы – не простейшие, неделимые и неизменные частицы вещества, а сложные, делимые и способные к превращению микрообъекты, имеющие определенное устройство. Одним из первых попытался выяснить строение атома Эрнест Резерфорд. Поскольку атом вследствие своих малых размеров недоступен никакому непосредственному наблюдению (даже с помощью сложнейших приборов), то о его устройстве можно говорить только умозрительно, на свой страх и риск нарисовать его строение. Умозрительная картина или модель атома, описывающая его структуру (строение), предложенная Резерфордом, получила название планетарная. Нам хорошо известно, что наша Солнечная система состоит из огромного центра – Солнца и вращающихся на разных расстояниях вокруг него девяти планет, одной из которых является Земля. Причем размеры и масса каждой планеты ничтожно малы по сравнению с размером и массой Солнца, то есть по чти все вещество Солнечной системы сосредоточено в нем. Между Солнцем и планетами действуют силы тяготения (взаимного притяжения), обеспечивающие равномерное и стройное движение планет вокруг общего центра. Резерфорд предположил, что строение атома сходно с устройством Солнечной системы: в центре его находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы: положительный заряд атомного ядра уравновешивается суммой зарядов электронов, и поэтому атом электрически нейтрален. У Резерфорда получилось, что каждый атом – это целый сложно устроенный мир, только очень малых размеров. По этому поводу Валерий Брюсов писал: