О.Е. Акимов

Декарт, Гук и Геккель (КП 25)

В 23-й части рассказывая о ячейках Бенара, я коснулся конвекционной темы, которая исторически своими корнями уходит в физику Декарта, в его вихревое представление о строении космоса.

(Идет фрагмент 5-й части фильма "Эфир", которая называется "Космические вихри").

... К ясным и однозначным конвекционным процессам, часто примешиваются сложные вихревые и скрытые резонансные формы движения материи. ...

(Далее, я резко оборвал повествование и пошел по пути, от которого позже отказался. Сейчас посмотрите, что я выкинул из 23-й части, быть может, вам это пригодится).

— Стоп, стоп, стоп! Вернитесь на кадр назад. Что это такое?
— Мел. Так выглядит кусочек осадочной породы под микроскопом. Вот его фотография.
— Зачем он здесь?
— Затем, что этот рисунок сильно смахивает на рисунок Декарта.

Декарт изображал Вселенную и мыслил ее вот таким образом — некой совокупностью вихрей. Чтобы изобразить космические вихри все вместе без пустот между вихрями, ему приходилось придавать им форму гексагональных призм. Чувствуется, что он испытывал затруднение. Солнечная система плоская. Вокруг каждой звезды он предполагал планетную систему, аналогичную Солнечной. Но как можно их показать все вместе? Какую конструкцию им сообщить, если помнить, что он категорически отвергал пустоту.

Декарт не собирал звездные системы в галактики. Сегодня мы знаем об этой структурной единицы космоса, которая часто имеет вихревое строение. Причем спирали, как и звездные системы, имеют плоскую форму. В космосе спирали разбросаны случайным образом. Многие картезианцы примерно так и мыслили. О космических вихрях мы еще поговорим в этой 23-й части, а пока вновь вернемся к частице мертвого органического вещества, которым было покрыто дно океана. Частицу мела можно увидеть в микроскоп — оптический прибор, которым Роберт Гук широко пользовался в своих исследованиях природы.

Им написан фундаментальный труд "Микрография". Книга опубликована при поддержке Королевского общества в сентябре 1665 года. Она способствовала формированию образа рационально-конструктивной и экспериментальной науки. "Микрография" продемонстрировала возможности микроскопа, которым на полную катушку воспользовался немецкий естествоиспытатель 19 столетия Эрнст Генрих Геккель.

Немного задержимся на этом ученом. Рассказ о нем сопроводим богатым иллюстративным материалом из его же книги "Красота форм в природе". Многие придерживаются мнения, что красота — это симметрия, гармония вней. Сегодня часто и много говорят о симметрии физических процессов и изучаемых в физике объектов. Шестиугольник как простейшая высокосимметричная фигура лежит в основе целого ряда симметричных структур живой и неживой природы. В качестве примера здесь могут служить снежинки.

Сколько их — тысяча, миллион, миллиард. Полюбуйтесь на это разнообразие. Есть ли этому придел? Плоским шестиугольным формам, возможно, есть. Но под гексагоном нужно понимают либо правильную шестигранную призму, либо любую другую симметричную фигуру, обладающую хотя бы одной осью шестого порядка. В таком случае число симметричных тел неограниченно возрастает. Изучение останков микроорганизмов, цветов, вообще растений, насекомых, рыб, птиц и животных, чем неустанно занимался всю свою жизнь Геккель, демонстрирует нам, куда, в какую сторону пошло развитие естествознания, начинающееся со снежинки.

Итак, расскажем в нескольких абзацах о длинной, наполненной громкими и яркими событиями научной деятельности крупнейшего немецкого естествоиспытателя, жившего во второй половине 19 столетия и немного прихватившего начало 20 века.

*
*   *

Начиная с 1852 года, Геккель изучал медицину и естествознание в Берлинском, Вюрцбургском и Венском университетах. В 1858 году сдал экзамен и получил диплом врача, хотя позже медицинской практикой никогда не занимался. Более всего его интересовали исследования живой природы, в первую очередь зоология и сравнительная микроскопическая анатомия. В 1859 году Геккель участвовал в научной экспедиции в Италию, во время которой во Флоренции он приобрёл мощный микроскоп.

Вскоре Геккель занялся изучением морского планктона в Мессинском проливе. Исследования велись в течение шести месяцев с помощью приобретенного им микроскопа. В результате было обнаружено 120 новых видов радиолярий. Данное направление исследований стало для него одним из основных до конца жизни. Во времена Геккеля было известно несколько сотен видов радиолярий, в современной науке известно более 5000. В 1860 году Геккель представил доклад по теме радиолярий. В 1862 году, в возрасте 28 лет, его приглашают в Йенский университет, сначала в качестве приват-доцента. С 1865 по 1909 годы Геккель является профессором этого университета.

В известной статье Абрамова о Геккеле читаем: "«Я докажу!» – было девизом всей его жизни. И Геккель доказывал, не очень стесняясь в средствах. Случалось даже, что он рисовал несуществующих животных или видел в микроскопе не то, что там было, а то, что он хотел видеть. Он «доказывал» всю свою жизнь и умер, будучи уверен в своей победе. Он верил во все, о чем говорил, а говорил и писал все, что только подсказывала ему его богатая фантазия. Некоторые его взгляды и обобщения вышли за пределы точного знания в область предположений, а потому многое в них оказалось позднее неверным или односторонним. И, тем не менее, Эрнст Геккель оставил весьма заметный след в науке, и не только в ней.

Более 20 лет своей жизни он посвятил изучению одноклеточных животных. Фундаментом этой работы стала его «Монография о радиоляриях радиоляриях» 1862 года. По орнаментальным структурам радиолярий Геккель защитил докторскую диссертацию. Спустя 25 лет он опубликовал еще одну монографию о радиоляриях по результатам экспедиции на судне «Челленджер». В ней он описал более 4000 видов этих животных и восхищался сказочным богатством мира радиолярий, извлеченных в ходе этой экспедиции на свет из глубин мирового океана. Часто обрамленные шипами, изящно перфорированные решетчатые скелеты радиолярий, построенные из кремнезема, предстают в непостижимом разнообразии форм.

Геккель был разносторонний и плодовитый ученый. Он провел множество лабораторных и полевых исследований, собрал богатый материал, использованный затем другими учеными. Для своего времени его труды были очень прогрессивны. Именно Геккель ввел термин «экология». Сильнейшее воздействие на Геккеля оказали дарвиновские идеи. Он принял на веру теорию Дарвина, даже толком не ознакомившись с ней, и принялся защищать ее от оппонентов с таким жаром, что Чарльз Дарвин как-то отозвался о нем: «Лучше бы он любил поменьше».

Сделаем важное добавление к статье Абрамова: ошибки Геккеля касались именно теории Дарвина. О них много написано, в том числе и в цитируемой статье Абрамов. Однако, пишет он: "Во всех старых университетах мира преподавание курса зоологии начинается с демонстрации поразительных по точности и красоте рисунков радиолярий, выполненных самим Геккелем. Хорошо известны не только зоологические зарисовки Геккеля, но и его прекрасные акварели.

Книгу Эрнста Геккеля «Красота форм в природе» без преувеличения можно назвать работой эпохальной. В любом состоятельном доме она была не просто украшением: при каждом удобном случае ее доставали с полки, показывали гостям и с великим удовольствием разглядывали сами — все, от самых маленьких до самых старших членов семьи. Это поистине «opus magicum» — и таинственные струны страниц его «Мировых загадок» и «Чудес природы» из книги «Чудо жизни» постепенно посвящают нас в свое созвучие. Сейчас, как и раньше, книга продолжает пленять воображение своими сказочными картинами".

Из огромного фонда биологических препаратов, большая часть которых была исследована и классифицирована им самим, Геккель отбирает отдельные образцы, а затем рисует их, детально описывая каждый объект. При этом он старается расположить рисунок симметрично относительно центра листа так, чтобы главная форма и формы, отходящие от нее к краям страницы, отражали взаимосвязь этих организмов в природе. Ни характерная среда, ни условия их обитания, как, впрочем, и особенности взаимодействия между этими особями, здесь не были отображены. В этой работе Геккель следовал, прежде всего, художественным принципам композиции. Самые разные природные формы представлены в довольно гармоничном порядке, а их пластичность удачно передана с помощью цвета.

Очарование мудрости жизни, излучаемое этими иллюстрациями, реализовано через симметричную форму, введенную Геккелем и названную им «органической формой», которая вошла в историю искусства как «форма органического развития».

Во время своих многочисленных путешествий Геккель посетил страны Европы, Мадейру, Цейлон, Египет, Алжир, Сирию, изучал их флору и фауну. Из этих поездок он привозил не только описания, но и замечательные акварельные рисунки, дающие представление о природе этих мест и об уникальной растительности.

Рисунки Эрнста Геккеля можно использовать на уроках биологии. В 6-м классе на уроках ботаники при изучении одноклеточных водорослей и мхов его акварели могут проиллюстрировать все разнообразие тропической растительности, разных форм стеблей. В 7-м классе на уроках зоологии его рисунки послужат прекрасным иллюстративным материалом при изучении одноклеточных животных, кишечнополостных животных, голожаберных и головоногих моллюсков. Есть замечательные рисунки, которые можно продемонстрировать при изучении разнообразия черепах, ящериц.

После 1891 г. Геккель целиком уходит в разработку философских аспектов эволюционной теории. Геккель очень не любил католическую церковь и яростно нападал на нее, но религию он не отвергал, просто выдумывал свою собственную. Он становится страстным апологетом монизма — научно-философской теории, призванной, по его мнению, заменить религию, и основывает «Лигу монистов». «Мы будем строить храмы в честь новой религии. Мы создадим новую религию, великую и разумную, основанную на научных началах. Тогда все человечество переродится», — уверял он своих слушателей.

*
*   *

По нашему мнению, Геккеля нельзя ставить на одну доску с Декартом, а, тем более, с Робертом Гуком, о котором было сказано несколько слов в связи с исследованием природы при помощи микроскопа. Хочу еще немного коснуться этого английского ученого, которого считаю самым выдающимся физиком, когда-либо жившим на земле. Своё повествование сопровожу прекрасными иллюстрациями из его "Микрографии".

Итак, за что мы ценим Роберта Гука? Прежде всего, за открытие двух наиважнейших законов: закона Гука, т.е. линейного закона, связывающего величину растяжения или сжатия физического тела с силой, производящей эти изменения, и закон всемирного тяготения, который до сих пор ошибочно приписывается Ньютону.

Закон пропорциональности применяется не только к металлам, но и к дереву, камням, костям, стеклу, шёлку, волосу и прочим предметам окружающего нас мира. Закон Гука в обобщённом виде служит основанием математической теории упругости.

Закон всемирного тяготения является самым ярким примером несправедливости. Степень несправедливости можно сравнить ложным приписыванием Эйнштейну формулы Е = мс2. Ньютон не открыл ни одного закона физики, потому что, как и Эйнштейн, был абсолютно лишен физического осмысления законов природы. Главным вкладом Гука в небесную механику было представление движения Луны в виде суперпозиции ее движения по инерции (по касательной к траектории) и ее падения на Землю как притягивающего центра. Этот способ рассмотрения гравитационного закона давал непосредственную базу для выяснения природы второго закона Кеплера, что явилось ключом и к решению задачи Кеплера.

Кроме того, Определив волновую природу света, Гук высказал гипотезу о поперечном характере световых колебаний. По радужным цветам тонких пленок, которые можно наблюдать на примере мыльных пузырей, Гук, в конечном итоге, объяснил явление интерференции, хотя этого слова в его время еще не существовало.

Им открыт газовый закон, получивший имя его шефа, закон Бойля. Будучи приверженцем атомистической теории вещества, он высказал идею о кинетической природе температуры. Теплота, по его мнению, есть движение мельчайших частиц. Чем выше скорость движения частиц, тем больше выделяемая телом тепло.

Гук заметил также важную закономерность: при превращении воды в лед или в пар, температура остается постоянной — либо 0, либо 100 градусов.

На этой картине нарисовано, как Гук протягивает часы Карлу II; рядом с ним стоит Христиан Гюйгенс. Дело в том, что где-то в период с 1656 по 1658 год Гук придумал пружинный механизм для часов. Впоследствии Гюйгенс усовершенствовал этот пружинный механизм, после чего к нему перешло и авторство этого открытия, что, конечно, не справедливо.

Гук работал не только с микроскопом, но и с телескопом. Посмотрите на эту зарисовку лунных кратеров. А теперь взгляните на фотографию этого места на Луне, сделанной с помощью современного оборудования. Удивительная точность! Любопытно узнать, что он думал о лунных кратерах. Каким образом они возникли — в результате падения метеоритов или в результате вулканической деятельности?

Смотрите фильм с этим текстом:

http://youtu.be/PUhb3PP2KFE