Определения состояний материи в физике становятся все более и более условными. Одно время к трем известным состояниям (твердому, жидкому, газообразному) пытались добавить еще и «лучистую материю», как называли сильно разреженные газы в круксовых трубках. Существует теория, которая считает коллоидное, желеобразное состояние материи – состоянием, отличающимся от твердого, жидкого и газообразного. Согласно этой теории, органическая материя есть разновидность коллоидной материи или формируется из нее. Понятие материи в этих состояниях противопоставляется понятию энергии. Затем возникла электронная теория, в которой понятие материи почти не отличается от понятия энергии; позднее появились различные теории строения атома, которые дополнили понятие материи множеством новых идей.

Но как раз в этой области более чем в какой-либо другой научные теории отличаются от понятий обыденной жизни. Для непосредственной ориентировки в мире феноменов нам необходимо отличать материю от энергии, а также различать три состояния материи: твердое, жидкое и газообразное. Вместе с тем, приходится признать, что даже эти три известные нам состояния материи различаются ясно и неоспоримо только в таких «классических» формах, как кусок железа, вода в реке, воздух, которым мы дышим. А переходные формы бывают разными и совпадают друг с другом; поэтому мы не всегда знаем точно, когда одно перешло в другое, не можем провести четкой разграничительной линии, не можем сказать, когда твердое тело превратилось в жидкость, а жидкость – в газ. Мы предполагаем, что разные состояния материи зависят от разной силы сцепления молекул, от быстроты и свойств молекулярного движения, но мы различаем эти состояния только по внешним признакам, очень непостоянным и зачастую перемешивающимся между собой.

Можно определенно утверждать, что каждое более тонкое состояние материи является более энергетическим, т.е. заключающим в себе как бы меньше массы и больше движения. Если материю противопоставить времени, то можно сказать, что чем тоньше состояние материи, тем больше в нем времени и меньше материи. В жидкости больше «времени», чем в твердом теле; в газе больше «времени», чем в воде.

Если мы допустим существование еще более тонких состояний материи, они должны быть более энергетическими, чем признаваемые физикой; согласно вышесказанному, в них должно быть больше времени и меньше пространства, больше движения и меньше времени. Логически необходимость энергетических состояний материи давно уже принятия в физике и доказывается очень понятными рассуждениями.

Что такое, в сущности, субстанция? – пишет Ш. Фрейсинэ в «Очерках по философии науки». – Определение субстанции никогда не отличалось большей ясностью и сделалось еще менее ясным после открытий современной науки. Можно ли, например, назвать субстанцией тот таинственный агент, к которому прибегают физики для объяснения явления теплоты и света? Этот агент, эта среда, этот механизм – назовите, как угодно – существует, так как проявляется в неопровержимых действиях. Однако он лишен тех качеств, без которых трудно представить себе субстанцию. Он не имеет веса, у него, возможно, нет и массы; он не производит непосредственного впечатления ни на один из наших органов чувств; одним словом, у него нет ни одного признака, который указывал бы на то, что некогда называли «материальным». С другой стороны, это не дух, по крайней мере, никому не приходило в голову называть его таким образом. Но неужели только потому, что его нельзя подвести под категорию субстанции, его реальность следует отрицать?

Можно ли по той же причине отрицать реальность того механизма, благодаря которому тяготение передается в глубину пространства со скоростью, несравненно большей скорости света (Лаплас считал ее мгновенной)? Великий Ньютон полагал невозможным обойтись без этого агента. Тот, кому принадлежит открытие всемирного тяготения, писал Бентли:

«Чтобы тяготение было прирожденно и присуще, свойственно материи в том смысле, что одно тело могло бы действовать на другое на расстоянии через пустое пространство, без посредства чего-либо, при помощи чего и сквозь что могли бы передаваться действие и сила от одного тела к другому, мне кажется таким абсурдом, что, я думаю, ни один человек, способный философски рассуждать, не впадет в него. Тяготение должно производиться агентом, обнаруживающим свое непрерывное влияние на тела по известным законам; но материален этот агент или не материален? Этот вопрос и представляется оценке моих читателей» (3-е письмо к Бентли от 25 февраля 1692 года).

Затруднение отвести место этим агентам так велико, что некоторые физики, а именно Хирн, мастерский развивший эту мысль в своей книге «Строение небесного пространства», считают возможным вообразить себе новый род агентов, занимающих, так сказать, середину между материальным порядком и духовным и служащих великим источником сил природы. Этот класс агентов, названный Хирном динамическим, из представления о котором он исключает всякую идею массы и веса, служит как бы для установления отношений, для вызывания действий между различными частями материи на расстоянии.

Теория динамических агентов Хирна может основываться на следующем. В сущности, мы никогда не могли определить, что такое материя и сила. И тем не менее, считали их противоположными, т.е. определяли материю как нечто, противоположное силе, а силу – как нечто, противоположное материи. Но теперь старые воззрения на материю, как нечто солидное и противоположное энергии, в значительной степени изменились. Физический атом, считавшийся прежде неделимым, признается теперь сложным, состоящим из электронов. Электроны же не есть материальные частицы в обычном значении слова. Это, скорее, моменты проявления силы, моменты или элементы силы. Говоря иными словами, электроны – это мельчайшие деления материи, и в то же время – мельчайшие элементы силы. Электроны могут быть положительными и отрицательными. Можно считать, что различие между материей и силой заключается в различной комбинации положительных и отрицательных электронов. В одной комбинации они производят на нас впечатление материи, в другой – силы. С этой точки зрения того различия между материей и силой, которое продолжает составлять основу нашего взгляда на природу, не существует. Материя и сила – это одно и то же, вернее, разные проявления одного и того же. Во всяком случае, существенной разницы между материей и силой нет, и одно должно переходить в другое. С этой точки зрения материя – это сгущенная энергия. И если это так, то вполне естественно, что степень сгущенности может быть разной. Эта теория объясняет, каким образом Хирн мог представить себе полуматериальные и полуэнергетические агенты. Тонкие, разреженные состояния материи действительно должны занимать среднее место между материей и силой. В своей книге «Неизвестные силы природы» К. Фламмарион пишет:

Материя – это вовсе не то, чем она представляется нашим чувствам, осязанию или зрению... Она представляет одно целое с энергией и является проявлением движения невидимых и невесомых элементов. Вселенная имеет динамических характер. Гийом де Фонтенэ дает следующее объяснение динамической теории. По его мнению, материя не есть инертное вещество, каким ее себе представляют. Возьмем колесо и насадим его горизонтально на ось. Колесо неподвижно. Предоставим резиновому мячу падать между его спинами, и мяч почти всегда будет проходить между ними. Теперь придадим колесу легкое движение. Мяч довольно часто будет задевать за спину и отскакивать. Если ускорить вращение, мяч вообще не будет проходить через колесо, которое сделается для него как бы непроницаемым диском. Можно проделать аналогичный опыт, поставив колесо вертикально и проталкивая через него палку. Колесо велосипеда хорошо выполнит эту роль, так как его спицы тонки. Когда колесо неподвижно, палка будет проходить через него девять раз из десяти. При движении колесо все чаще и чаще будет отталкивать палку. С увеличением скорости движения оно сделается непроницаемым, и все попытки проткнуть его разобьются, как о стальную броню.