Всего книг:

826

Последнее обновление:

 2008-07-25 16:42:12

 

Искать

 

 


 

Нас считают!


Яндекс цитирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анатолий Сухотин - Парадоксы науки : 2

Allk.Ru - Все книги!

 

 

 

Анатолий Сухотин - Парадоксы науки:2

  «А РАЗВЕ ЧТО НИБУДЬ ЕЩЕ ОСТАЛОСЬ ОТКРЫВАТЬ?»

Мы отметили наиболее сильные потрясения, постигшие математику. Но ее история хранит немало других, хотя и не столь острых, однако глубоких сдвигов, повлиявших на судьбы науки.
И так везде, в любой отрасли знания. С одной стороны, парадоксы, конечно, неприятны, ибо вносят разлад в умы. нагнетают обстановку. А с другой, без парадоксов что за жизнь? Все тихо, нет ни тревог, ни волнений.
Но нет и продвижения вперед. Фактически бесиарадоксальная наука — смерть науки. К счастью для нее, порой лишь кажется, что мы близки к разрешению всех противоречий и что вог вот наступит время безоблачного существования, не омрачаемого заботами, как бы справиться с очередным парадоксом.
В конце XIX века, например, кое кто из физиков был чуть ли не готов сдать свою науку в архив, настолько представлялось в ней все гладко и покойно. Об умонастроении среди ученых хорошо говорит следующий факт, сообщаемый выдающимся немецким физиком М. Планком.
В 1879 году после защиты в Мюнхене диссертации М. Планк пришел к своему учителю Ф. фон Жоллн поделиться планами на будущее и сказал, что намерен заняться теоретической физикой. Ответ ошеломил его.
«Молодой человек, — услышал оч, — зачем вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретическая физика уже в основном закончена… остается рассмотреть отдельные частные случаи. Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?»
И уж вовсе забавно. Когда в конце прошлого века известному немецкому исследователю Г Кирхгофу рассказали об одном открытии в физике, он удивленно спросил: «А разве что нибудь еще осталось открывать?»
27 апреля 1900 года с речью по поводу начала нового столетия выступил один из авторитетных английских физиков того времени. В. Томсон. За большие научные заслуги он, как и Э. Резерфорд, получил от своего правительства титул лорда Кельвина. Это имя происходит от названия речки в родном селении ученого.
Так он и вошел в историю науки под двумя фамилиями, что, кстати, послужило однажды источником забавного недоразумения. Один физик того времени как то с возмущением пожаловался коллегам, что открытия, принадлежащие В. Томсону, стал присваивать себе..! некий Кельвин.
Так вот, в упомянутой речи В. Томсон говорил, что физика приближается к завершению и скоро предстанет воплощенная в стройную, законченную научную дисциплину. Верно, продолжал докладчик, на ее чистом своде есть небольшие помехи. «Красота и ясность динамической теории тускнеют из за двух туч». Но это, мол, не должно особенно удручать.
Первое, что смущало исследователей, пришло вместе с волновой теорией света. Она ставила вопрос: как может Земля перемещаться в таком упругом теле, каким является светоносный эфир? Второе же облачко было связано с проблемой распределения энергии.
Оказалось, что из таких вот «пятнышек», которые надеялись легко устранить, родились два великих парадокса. Их преодоление потребовало немало сил и завершилось построением великих теорий. Из первого парадокса "облачка" выросла теория относительности (о ней мы уже говорили), а из второго — квантовая механика, о которой речь впереди.
В общем то история преподнесла хороший урок. Казалось бы, после случившегося едва ли кто рискнет так откровенно предсказывать грядущую «бесперспективную» науку и преодоление всех противоречий. Тем не менее подобные мысли приходили ученым и позже.
В 1931 году, например, выдающийся итальянский естествоиспытатель Э. Ферми утверждал, правда, полусерьезно, что физика идет к концу в том смысле, что скоро в ней все б"дет ясно, совсем как в географии. А будущее пророчил генетике.
Интересно, что Э. Ферми в конце жизни (он умер в 1954 году) собирался написать книгу о трудных вопросах науки. Но трудными то он и считал наиболее ясные места, именно те, о которых обычно говорят: «как хорошо известно», «как легко показать» и т. п. Э. Ферми начал даже подбирать темы, лишь кажущиеся простыми, а на самом деле сложные и запутанные. Этим, надо полагать, ученый окончательно похоронил надежды на то, что когда либо физика исчерпает все свои проблемы.
Действительно, наступления такого спокойного, не обремененного поисками ответов состояния ожидать не приходится. Оно не удовлетворило бы прежде всего ни саму науку, ни ее ученых. Если позволено будет провести аналогии, мы обратились бы к одному жизненному наблюдению. Поэт Е. Винокуров пишет, как он был молод и беспечен и как, осознавая свои недостатки, боролся с собой, сопротивлялся и, «напрягаясь от судорог, жил». Наконец, он, казалось бы, преодолел несовершенства, исправился и обрел покой. Но вот теперь поэт вдруг ощутил, что от него что то безвозвратно ушло.
Стихотворение заканчивается характерным признанием:

Стал я словно бы патока сладок,
Стал я как то уж слишком умен…,
…Мне б вернуть хоть один недостаток
Из далеких и старых времен!

Но если парадоксы оказывают столь решительное влияние на рост науки, то это должно стать основой методологических советов.
В свое время еще Гегель настойчиво призывал оставить излишнее «нежничанье» («Zartlichkeit») с вещами.
И тогда, справедливо считал он, наше видение мира станет более острым, необычным, а анализ беспощадным.
К парадоксам следует воспитывать в себе особые симпатии. Ведь в них обнажаются «горячие точки» науки, пункты ее наиболее вероятных продвижений вперед. Фактически исследователю предлагается не просто быть внимательнее к противоречиям, не проходить мимо и т. п. Этого недостаточно. Следует выискивать и обнажать их.
Характерно, что один из любимых девизов К. Маркса, которым он руководствовался в нучных исследованиях, было изречение: «Вот Родос, здесь прыгай!»
(«Hie Rhodus, hie salta»). Его происхождение интересно. Некий любитель прихвастнуть рассказывал о своих необыкновенных прыжках на острове Родос. Притом он уверял, будто имеются свидетели этих его подвигов.
Тогда кто то из слушателей, прервав поток красноречия, заявил: «Вот Родос, здесь прыгай». То есть зачем свидетели? Покажи нам свое искусство здесь, сейчас.
Смысл изречения в том, что оно призывает ученого не бояться вступить в область, полную противоречий, идти навстречу трудностям.
Есть еще одна сторона вопроса. Всякая научная теория представляет завершение цикла усилий, которые она венчает. Вместе с тем стоящая теория обязана наметить и вехи дальнейшему развитию науки, поставить новые проблемы. Это предполагает критическое отношение ученого к тому, что им создано. То есть он должен не только скрывать слабые места, а, напротив, обнажать их, поскольку ему они известны лучше, чем кому либо.
Другое дело, что не каждый на этот шаг пойдет. Но таких ученых мы знаем.
В конце XIX века выдающийся русский естествоиспытатель И. Мечников создает знаменитую теорию фагоцитоза, за разработку которой ему была присуждена в 1908 году Нобелевская премия. Речь идет о способности клеток животных организмов захватывать плотные частицы и затем, если они органического происхождения, перерабатывать, переваривать их. «Фагос» и означает в греческом «пожирающий», а «цитос» — «вместилище», здесь — «клетка». Отсюда и термин «фагоцитоз», введенный также, кстати сказать, И. Мечниковым.
Теория была новой, необычной и по ряду пунктов еще недостаточно законченной. Ученый искал подтверждений своей идее, уяснял возможности ее применения в соседних разделах биологии и медицины. Искал и уязвимые места, чтобы совершенствовать. Так он писал:
«Стараясь… представить общую картину явлений невосприимчивости при заразных болезнях, я желал вызвать критику и возражения, чтобы выяснить судьбу фагоцитарной теории в приложении к вопросу о невосприимчивости».
И. Мечников специально выступал в тех научных собраниях, где могли быть его противники. С этой целью он представил, например, доклад на Парижский международный конгресс врачей в 1900 году, подчеркнув, что сознательно старался вооружить несогласных сведениями, чтобы они имели возможность поспорить с ним.
Исследователи ставят в пример современного австралийского биолога Ф. Барнета, который обычно завершает свои статьи перечислением пунктов, где развиваемая им точка зрения более всего нуждается в уточнении.
В самом деле, настоящий ученый обеспокоен развитием науки в целом, а не только судьбой собственной теории. Любая теория лишь эпизод на пути великого движения человеческой мысли к истине. Истоки этого движения — неудовлетворенность достигнутым, желание новых успехов. Поэтому если в начальных стадиях развития идеи охотятся за фактами, ее подтверждающими, то позднее более важными могут стать факты, которые ей не подчиняются, ибо в них — ростки новых идей.
Известный немецкий изобретатель XIX века Р. Дизель, которому человечество обязано высокоэкономичными двигателями внутреннего сгорания, не случайно заметил однажды: когда опыт кончается неудачей, начинается открытие.
Так же и Н. Семенов, крупный советский химик, главным в опыте почитает не то, что несет подтверждение теории, а то, что противоречит ей. Руководствуясь именно этим правилом, он и получил замечательный результат — разветвленные цепные реакции в химических процессах, — а затем и Нобелевскую премию. В одном из экспериментов со свечением фосфора все оказалось не так, как показывали законы. Ученый не побоялся пойти им наперекор. Многие приняли его сообщение с недоверием. Видный немецкий специалист М. Боденштейн, например, посчитал выводы Н. Семенова ошибкой эксперимента. Сомнения выразил и авторитетный советский ученый Л. Иоффе — «папа Иоффе», как его ласково называли наши физики. Однако Н. Семенов оказался прав, и ею цепные реакции вошли в золотой фонд науки.
Характерно, что степень «рассогласованности» между данными опыта и признанной теорией является обычно показателем глубины назревающих событий.
Как в шутку заметил выдающийся французский ученый Ф. Жолио Кюри, чем дальше эксперимент от теории, тем он ближе к Нобелевской премии. Поэтому все заслуживающие внимания неясные пункты, все странности и несоответсчвия принятым или только нарождающимся положениям науки надо обнажать, доводить до сознания эпохи. Кто знает, не зарыты ли здесь новые парадоксы и, стало быть, возможности новых продвижений в глубь материи.
Одним словом, нужны идеи. Значит, нужны люди, способные эти идеи изобрести, «возглавить» и бросить в гущу парадоксальных ситуаций. Но это все непросто, потому что обнаружить необычное, а еще более — объяснить его способны исследователи особого склада, мыслители, готовые к выдвижению и отстаиванию алогичных, «сумасшедших» теорий. Потому парадоксы и дружны с умами оригинальными, глубокими. Очень ярко сказал об этом великий А. Пушкин:
О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух,
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг
И случай, бог изобретатель
Эти строки вообще примечательны. Поэт кратко выразил в них свои представления о науке, о тех ее решающих пунктах, которые определяют успех научного поиска.
Но стихи звучат так, словно написаны в наше, овеянное достижениями наук время, адресованы нашему читателю. В связи с этим характерны замечания выдающегося физика современности, президента Академии" наук СССР в 1945 1951 годах С. Вавилова, своеобразно комментирующего приведенное место.
Здесь стоит сказать, что, будучи разносторонне мыслящим исследователем, С. Вавилов интересовался художественной литературой не только как любитель, но и профессионально, то есть так, как интересуются ею специалисты филологи. Известно, например, что, начиная с юношеских лет и до конца жизни, он вел дневник — размышление о трагедии В. Гёте «Фауст». Постоянно носил с собой томик немецкого издания «Фауста», пытаясь постичь всю сложность этого уникального явления мировой культуры.
Цитируя пушкинские строки, С. Вавилов отмечает, что этот отрывок «гениален по своей глубине и значению для ученого», ибо «свидетельствует о проникновенном понимании Пушкиным методов научного творчества». Действительно, здесь учтено, кажется, все, что наиболее значимо для успеха научного поиска.
Прежде всего это то, что науковеды называют ныне общекультурным фоном эпохи («просвещенья дух»).
Имеется в виду та духовная атмосфера, которая формирует стиль мышления ученого и которая представляет своеобразный сплав идей и достижений науки (естественной и общественной), философии, а также литературы и искусства. Далее, это многотрудное опытное знание — опора всех природных наук. Это и случай — непременный участник удачи, — и парадоксально мыслящий ум…
Поистине, творчество гениев соткано из парадоксов, ибо гении выбирают нехоженые пути, привлекают необычные методы, ищут странные решения. Не потому ли вокруг них во все времена складывалась накаленная атмосфера? Их мысли и поступки сплошь и рядом воспринимались не иначе как чудачества. Впрочем, не только в науке. В искусстве, политике, других сферах человеческой деятельности та же картина. Повсюду, где назревала чрезвычайная обстановка крупных перемен, остро ощущалась потребность в созидании нового, там на помощь приходили вот такие, не от мира сего нарушители устоявшихся норм, смелые возмутители спокойствия. Это по их адресу прозвучали слова М. Горького:
«Чудаки украшают мир».
На этом мы заканчиваем вводную главу и вступаем в область описаний уже конкретных парадоксов. Хотелось бы лишь сделав одно разъяснение.
Бесспорно, парадокс — это противоречие, а противоречие, что бы мы ни говорили, всегда является в весьма неприятном сопровождении. Дело в том, что противоречивая теория, система знаний, противоречивый метод и т. п. не имеют права существовать. Не имеют потому, что из противоречия, как показывает логика, следует все, что угодно, то есть любое произвольное утверждение. Это познали еще древние, сопроводив свой вывод такой иллюстрацией: «Сократ бежит, и Сократ не бежит, следовательно, ты в Риме».
Таким образом, противоречию не должно быть места в науке. А с другой стороны беспарадоксальносгь науки означала бы ее гибель, потому что без противоборств, острейших столкновений идей, конфликтов познание будет оставаться на месте.
Так в чем же дело? Науковеды и философы полагают, что надо говорить о своего рода «мере парадоксальности», то есть имеет место следующее: противоречия в науке налицо, но они носят конструктивный характер; они достаточно глубоки, чтобы вызывать недовольство умов, но вместе с тем и не настолько кризисны, чтобы науку нельзя было спасти от гибели. Парадоксы как выражение противоречий науки, конечно, время от времени должны угрожать ей. Однако это не может бросать нас в другую крайность: полагать, будто избавиться от парадокса мы способны лишь ценой отказа от того, что было завоевано прежней наукой.
В этом, кстати, видно проявление преемственности познавательного процесса: новое знание безжалостно разрушает старое, но и оставляет немало. Это и позволяет все более увеличивать «интеллектуальные кладовые» человечества.
А теперь обратимся к таким вот обновляющим, приводящим в движение организм науки парадоксам.
И первым из них выделим как раз тот, что свидетельствует об отмеченных сейчас ситуациях науки, когда она решительно расстается со своим прошлым, чтобы возродиться вновь.


ПАРАДИГМА ПОВЕРЖЕНА. ДА ЗДРАВСТВУЕТ ПАРАДИГМА!

МЫ СОЛНЦЕ СТАРОЕ ПОГАСИМ, МЫ СОЛНЦЕ НОВОЕ ЗАЖЖЕМ!

Наверно, самые потрясающие парадоксы науки — смена ее парадигм. Но что такое парадигма? Это понятие ведет свою родословную от греческого слова «парадейгма», что значит «норма», «образец». Парадигма обозначает устоявшиеся положения науки, которые обрели значение неукоснительных руководящих начал познания. Считается, что явления, процессы могут быть поняты, только если на них наложить в качестве схемы обязательного объяснения господствующие научные воззрения. Словом, парадигма — совокупность представлений, законов, принципов, которым рукоплещет ученый мир.
Однако поставим вопрос так. Если допускается лишь то понимание фактов, которое санкционировано парадигмой, как возможен прогресс познаний? Здесь нас ожидает парадокс.
Развитие науки осуществимо только благодаря тому, что она безжалостно разрушает здание, ею же возведенное ранее с такой тщательностью. Мы постоянно разбираем за собой мостовую, которой устлан пройденный путь. А с другой стороны, если путь пройден и можно пойти дальше, отчего бы не воспользоваться строительным материалом, что остается позади? Прогресс познания и происходит кЗк смена парадигм, не только разрушающих друг друга, но и что то оставляющих на будущее.
Конечно, новое не равноценно. В одних случаях речь касается открытия явлений, которые сводимы к уже известным законам науки. Здесь нет проблем. Больше хлопот доставляют факты, обязывающие видоизменять научные положения, приспосабливая их для объяснения этих «непокорных» явлений.
Но высшей степени перестройка знания ожидает нас в случае, когда осуществляется переход к совершенно новым теориям, возникающим на основе принципиально иных законов и положений. Это сопровождается ломкой парадигмы, потому что тут уже це обойдешься прививкой нового к старому. Необходимы радикальные меры, требующие выдвижения парадоксальных идей.
Понятно, что такой решительный шаг всегда труден.
Он сопряжен с большими сдвигами в образе мышления ученых, в их психологии, в их симпатиях и антипатиях. Новое, можно сказать, продирается сквозь стену устоявшихся положений, канонизированных прежней наукой. Но, побеждая, оно со временем набирает силу, обрастает авторитетом и само становится парадигмой.
Наступает стадия так называемой «нормальной» науки, так определяют ее существование под началом утвердившейся парадигмы.
Состояние «нормальной» науки продолжается, пока не возникнут отклонения, не объяснимые ни господствующей теорией, ни ее улучшенными вариантами. Тогда снова созревает «революционная ситуация», которой присущи напряженные поиски свежих парадоксальных идей. На них вся надежда. Только они способны вывести науку из создавшегося положения.
Таким образом, каждая парадигма проходит три стадии. Первое время ее встречают в штыки, как абсурдную, отказываясь принимать в науку. Тогда она, собственно, еще и не парадигма, а пока лишь новая теория с большим будущим. Затем наступает полоса признания, и новое знание входит обязательной частью в ткань науки. Наконец, на склоне лет все считают, что это само собой разумеется, наиболее дальновидные же задумываются, не пора ли парадигму заменить.
В шутку замечено, что все великие открытия переживают три этапа. Вначале о первооткрывателе юворят: «Он с ума сошел», потом — «Здесь что то есть», а в заключительной стадии — «Это же так просто».
Словом, получается, как у той не лишенной юмора школьницы, которая заявила: «Бедные гении, они вынуждены были открывать то, что мы проходим в школе.».
Так мы и движемся от одного рубежа к другому, сопротивляясь новому, затем принимая его и, наконец, уложив им мостовую, уходим вперед.
Оттого, что новая парадигма рушит устои, без колебаний порывает с прошлым, некоторым исследователям показалось, будто наука чужда преемственных связей и каждая парадигма, стало быть, начинает все сызнова. Очень настаивает на этом известный американский ученый Т. Кун, а за ним и еще ряд науковедов.
Т. Кун в этих делах авторитет. Это он рассказал, как происходят революции в науке и смена парадигм; внедрил в обиход и само понятие «парадигма». Однако по вопросам преемственности познания (впрочем, как и по ряду других) с ним трудно согласиться. Трудно потому, что как же тогда объяснить научный прогресс.
Очевидно, он и возможен только потому, что все ценное, будучи однажды добыто человечеством, сохраняется и на последующих рубежах. Верно, сохраняется не всегда в первозданном виде, а переосмысливается и в этом преобразованном значении исправно помогает людям теоретически и практически овладевать внешним миром.
Будь парадигмы, сменяющие друг друга, полностью независимы, несопоставимы, связь между эпохами определенно оказалась бы утраченной. Тогда с каждым новым крутым поворотом мысли приходилось бы начинать с нулевого значения. Поэтому, хотя всякая парадигма и отрицает предыдущую, она не может отменить все то, что ею завоевано.
Есть еще одна сторона проблемы. Чем оправдать рождение новой парадигмы рядом со старой, если старая истина? В самом деле, ведь, как говорится, от добра добра не ищут. Поскольку ранее добытое знание сохраняет ценность, зачем же его заменять?
Здесь мы должны оттенить тот факт, что смена парадигм — свидетельство все более глубокого постижения мира. Поэтому, отвергая прежнюю парадигму, наука не отказывается от истины. Она лишь поднимается на новые ступени, переходит к следующей, более высокой правде.
…Когда умирал очередной самодержец Франции и престол занимал новый, на площадях Парижа разносилось: «Король умер. Да здравствует король!» Потому что престол не должен был оставаться пустым.
И, взойдя на него, очередной претендент становился таким же королем, как и прежний.
Конечно, в науке иная обстановка, чем в обращении с коронованными особами. Но и здесь старые научные законы обязаны уступить место новым. Вместе с тем теория, разрушающая прежнюю истину, оказывается столь же истинной. То есть если парадигма состарилась, ее стремятся преодолеть, провозглашая одновременно:
«Да здравствует парадигма!» Только обращено это уже к новому знанию. Одним словом, как заявляют решительные люди: «Мы солнце старое погасим. Мы солнце новое зажжем!»

НАУКА БЕЗУПРЕЧНА. ОШИБАЮТСЯ УЧЕНЫЕ

Однако старые истины не уходят так легко. Поэтому в пунктах пересечения интересов сменяющих друг друга парадигм и разыгрываются парадоксальные столкновения. Очевидно, было бы даже странно, если бы они не разыгрывались.
В эти переломные моменты ученые коллеги раскалываются на два враждующих стана. Одни — те, кто самоотверженно защищает новое, другие, наоборот, всеми средствами противостоят ему. И это вполне понятно.
Поражает другое. В рядах сопротивляющихся новому узнаем не только консерваторов, адвокатов отживающей науки, реакционеров. Среди них, сколь это ни парадоксально, находим выдающихся ученых, в том числе самих первооткрывателей тех истин, против вторых они восстают.
Известный современный американский ученым Ф. Дайсон считает даже, что в математике, например, консерватизм великих умов является скорее правилом, чем исключением Слишком часто, поясняет он, великие оказываются в плену у старых представлений там, где проложены дорош к новым воззрениям.
И однако же, несмотря на эти парадоксальные события, несмотря на заблуждения и отступления исследователей, восхождение человечества по пути познания не прекращается. Ибо наука безупречна, хотя отдельные ученые то и дело ошибаются.
Почему же так неохотно расстаются со старым? Чем объяснить такой застой мышления, в общем то не свойственный науке, ее творцам? На этом необходимо остановиться подробнее.
Прежде всего здесь проявляется то, как мы уже говорили, что прежняя парадигма истинна. Она и утвердилась в свою пору только благодаря этому. То, что она представляет неполное, ограниченное знание, может быть, даже знание, обремененное заблуждениями, это осознается позднее. Для своего времени, и пуще всего для своего творца, ее положения безгрешны и неоспоримы. Так отчего же их не отстаивать?
Но если защищается старая теория, то приходится выступать против новой. Отсюда своеобразная инерция мысли, которой подвластны ученые. И мы видим, как один великий вступает в неприкрытую вражду с другим великим исследователем, как он сокрушает того, чьи идеи развивает, не осознавая этого сам, видим даже, как порой ученый методически и последовательно борется с… самим собой, отвергая собственные выводы.
Выдающиеся естествоиспытатели XVII века датчанин X. ГюГиепс и немец Г. Лейбниц, вооружась каждый своими аргументами, ополчились против теории тяготения Ньютона. Оба отказывались ее принять, а Г. Лейбниц стал даже ярым противником теории, назвав ее «невнятной».
Вескую оппозицию испытали и взгляды известного английскою ученого Д. Дальтона, когда он в начале прошлою столетия выступил с обоснованием знаменитого закона кратности отношений, который мы помним еще пз школьною курса химии. Поскольку все вещества состоят из атомов, они должны, полагал ученый, вступать в соединения только в целых кратных отношениях.
Этот вывод был получен первоначально чисто теоретически, на основе идеи об атомистическом строении материи. Лишь позднее ему нашли экспериментальные подтверждения. И вот когда Д. Дальтон делал в Лондоне доклад о законе, он подвертя острейшей критике со стороны видного естествоиспытателя той поры, соотечественника сэра Г. Дэви. Влияние Г. Дэви было внушительным, он пользовался бесспорным авторитетом, и, надо полагать, не без его участия работа Д. Дальтона не была своевременно опубликована.
Мы уже писали о крупнейшем английском ученом В. Томсоне — том самом, что столь неосторожно предсказывал физике безоблачное будущее. К сожалению, выдающийся естествоиспытатель известен и как противник некоторых великих открытий своего времени. Он, например, присоединился к тем ученым, которые не захотели смириться со столь радикальной мыслью, какою явилась идея распада атома. В. Томсон так и умер, не признав, что явления радиоактивности есть свидетельство расщепления атомов элементов. Он воевал также против развиваемой его соотечественником Д. Максвеллом электромагнитной теории света. И лишь после опытов знаменитого русского физика П. Лебедева, доказавшего в самом конце XIX века существование светового давления, В. Томсон признал электромагнитную теорию.
Подобных фактов в истории познания немало. Вообще едва ли какое либо значительное открытие проходило без того, чтобы вокруг не разыгрывались страсти. Особенно напряженными бывают столкновения в пору рождения идей, затрагивающих основы мировоззрения. И чем более глубокими переменами грозит принятие нового, тем ожесточеннее его неприятие.
Такова, к примеру, судьба гениального учения польского мыслителя XVI века Н. Коперника, утвердившего центральное положение Солнца, предписав Земле и другим планетам вращаться вокруг него.
Конечно, восстала церковь. Характерно, что, несмотря на внутренние распри, она выступила здесь единым фронтом. Лидер протестантов, ярый противник официальной католической религии, немецкий богослов М. Лютер заявил о Н. Копернике: «Этот дурак хочет перевернуть все астрономическое искусство». М. Лютера поддержал соратник по движению против католичества немецкий филолог Ф. Меланхтон. Он объявил смелую идею бессмысленной до неприличия затеей и потребовал обуздать «астронома, который заставляет Землю двигаться, а Солнце стоять на месте». Господствующая же католическая церковь внесла книгу Н.Коперника в Индекс запрещенных изданий с пометкой:
«Впредь до исправления». Так она и числилась в Индексе до 1882 года.
Что против шла церковь, бунтовал обыватель — в этом нет удивительного. Поражает другое. Учению Н. Коперника сопротивлялись ряд выдающихся ученых.
«Я был убежден, что новая система — чистейшая глупость» — так отозвался о взглядах великого поляка Г. Галилей.
Правда, это относится к той поре, когда Г. Галилей делал первые шаги в своей научной карьере. Позднее, как известно, он не только принял теорию Н. Коперника, но и стал ее горячим приверженцем, за что сурово поплатился. Несмотря на покровительство паны, церковь потребовала суда над 69 летним ученым. Под угрозой запрещения научной деятельности, сожжения неопубликованных трудов, пыток он вынужден был отречься от нового учения. Однако и после этого его не оставили в покое. В течение всех последних девяти лет жизни — допросы, давления, угрозы. Характерно, что решение об осуждении Г. Галилея церковь отменила лишь в 1971 году.
К сожалению, не понял значения идей Н. Коперника выдающийся материалист прошлого, родоначальник философии нового времени Ф. Бэкон. Он характеризовал гелиоцентрическую систему как «спекуляции человека, который не заботится о том, какие фикции он вводит в природу…». «Ему важно лишь, — заключает Ф. Бэкон, — чтобы это отвечало его вычислениям».
Положим, Г. Галилей молод, а Ф. Бэкон далек от астрономии. Но вот мнение зрелого специалиста, да еще такого авторитетного, как Т. де Браге.
В те времена, когда учение Н. Коперника едва появилось и заставило заговорить о себе, на это откликнулся и датский астроном Т. Браге. Он был уже достаточно известным естествоиспытателем, возглавлял крупнейшую обсерваторию, имея на своем счету немало солидных открытий.
В 1588 году им выдвинуты следующие возражения Н. Копернику. Если Земля движется, как тому учит новая система мира, почему брошенный с высоты башни камень падает у ее подножия? Далее, второй довод.
Земля — массивное, тяжелое тело, которое отнюдь не приспособлено к движению. Какие же силы способны вращать его наподобие звезды? Ученый апеллировал даже к святому писанию, где говорится о движении Солнца, но не Земли.
Все же отдадим Т. Браге должное. Он хотя и возражал Н. Копернику, но вместе с тем восхищался его гением. Признавал ясность и простоту выдвинутой им идеи, видел ее преимущества. Он не мог понять только одного — каким образом представить движение Земли.
Взамен системы Н. Коперника датчанин предложил свою, которая являла неудачное сочетание старых, птолемеевских воззрений и новых: Солнце движется вокруг Земли, остающейся в центре мира, а все остальные планеты вращаются вокруг Солнца.
Взгляды Н. Коперника произвели настоящий переворот в умах. Дело касалось не просто научных вопросов. Шла ломка представлений в масштабах мироздания, менялся сам стиль мышления, способ видения окружающего.
Поскольку Земля лишалась центрального места во вселенной и утверждалась гелиоцентрическая позиция, человечеству предстояло отказаться от преимущественного положения в природе. Сместилась точка отсчета явлений и событий. Земля оказалась низведенной до уровня остальных планет. Это обескураживало, подрывало утвердившиеся опоры. Потому церковь и преследовала Н. Коперника не столько за его собственно естественнонаучные взгляды, сколько за их мировоззренческие следствия.
Аналогичная обстановка сложилась в середине XIX века и вокруг учения Ч. Дарвина. Он доказал, что все существующие и когда либо существовавшие виды животных и растений есть результат естественного развития на основе эволюции. В том числе и сам человек.
Это сокрушало прочно внедрившиеся представления.
Наиболее болезненно воспринимался вывод о появлении человека. Подобно тому как Н. Коперник лишил Землю ореола исключительности, так и Ч. Дарвин развенчал миф об особом происхождении людей.
Против смелой теории восстала, как всегда, церковь, протестовала официальная наука, негодовало ханжество всех цветов и оттенков. Вместе с тем среди непринявших — ряд выдающихся ученых XIX века: Ж— Кювье, Р. Вирхов, К. Бернар, Л. Пастер и другие. И еще парадоксальнее то, что все они в большей или меньшей мере содействовали своими исследованиями утверждению дарвинизма. Например, барон Жорж ЛеогюльдКретьен Фредерик Дагобер Кювье — признанный враг эволюции, высказал идею взрывов, катастроф, в результате которых все живое на Земле гибнет, а потом зарождается вновь.
И тем не менее едва ли кто из уч еных того времени содействовал своими трудами доказательству теории Ч. Дарвина больше, чем Ж. Кювье. Он занимался палеонтологией, то есть исследованием древних организмов. Именно эта наука позволяла воссоздать картину прошлого и тем самым шаг за шагом проследить этапы развития живого на Земле. Ж. Кювье, выдающийся мастер своего дела, умел по очень скудным останкам воспроизводить целое. «Дайте мне одну кость, — говорил он, — и я восстановлю животное». Им реставрировано около 150 видов, благодаря чему удалось, как метко сказано, внести порядок в «хаос костей».
Знаменитый немецкий естествоиспытатель Р. Вирхов также выступал против нового учения. Когда в 1856 году, например, нашли неандертальца — первое прямое свидетельство в пользу человеческой эволюции, то Р. Вирхов попытался дать ископаемому человеку совсем иное толкование. Он объяснил отклонения в его скелете от современных людей «уродствами», якобы приобретенными в результате… рахита.
Примечательно, что местный учитель Фулрот, которому рабочие показали найденный в долине Неандер близ Дюссельдорфа скелет (отсюда и название — неандертальский человек), оказался куда прозорливее. Он заявил, что это останки представителя примитивной формы людей, живших тысячелетия назад. Фулрот мужественно отстаивал свое мнение, несмотря на нападки церковников и авторитетные заявления консервативных ученых.
Вместе с тем исследования Р. Вирхова также работали на дарвинизм. Его учение о клетке как основе жизни, его знаменитое положение «каждая клетка — от клетки» наилучшим образом поддерживали идею эволюции.
Наконец, французский биолог К. Бернар, автор разработок единых принципов, лежащих в основе жизнедеятельности животных и растений, и его соотечественник, отец микробиологии Л. Пастер, безусловно, внесли свою долю в дарвиновское эволюционное учение, хотя и не признавали его.

«Я НЕ СЛЫШАЛ, ЧТО ВЫ СКАЗАЛИ. НО Я СОВЕРШЕННО С ВАМИ НЕ СОГЛАСЕН»

К сожалению, выступления одного ученого против другого осложнены порой тяжелыми психоло!ическими травмами. Конечно, такой исход необязательно сопровождает их научную полемику. Более того, известны случаи не просто терпимых, но и близких, даже дружественных отношений между исследователями, стоящими на противоположных позициях. Не откажем в удовольствии предъявить читателю некоторые из подобных фактов.
Обратимся снова к Ч. Дарвину. В числе других его теорию не признавал также известный французский зоолог Ж— Фабр — личность вообще интересная, и мы еще вернемся к нему. Его критика дарвинизма нередко достигала высокого накала. Однако выдающиеся ученые оставались друзьями, ценили друг друга и не только за чисто человеческие качества. Ж. Фабр, например, отмечал в Ч. Дарвине «поразительную преданность науке», с восхищением отзывался о его неутомимой работе.
В свою очередь, и Ч. Дарвин отдавал должное таланту своего друга. Более того, видел в его исследованиях поддержку своим идеям. Он писал Ж. Фабру: «Не думаю, чтобы в Европе нашелся кто нибудь, кого Ваши работы интересуют больше, чем меня».
Длительная, временами острая полемика между дарвинистом Т. Гексли и его постоянным оппонентом Д. Уордом не ожесточила, однако, их. Несмотря на колкости, которыми они порой сопровождали свои споры, оба англичанина оставались джентльменами, были взаимно доброжелательны, исполнены искреннего расположения. Оценивая их отношения, писатель У. Ирвин в книге «Дарвин и Гексли» отмечает даже, что Т. Гексли и Д. Уорд «научились воевать с удивительной приязнью друг к другу, поднявшись над жестокой враждой и полным несходством взглядов до веселой и даже задушевной товарищеской близости».
К сожалению, чаще драма идей сопровождается драмой людей, когда неприятие взглядов порождает реакцию «эмоционального вытеснения» таланта талантом.
Отношения обостряются настолько, что нередко враждующая сторона заведомо, даже не пожелав вникнуть в существо развиваемой позиции, отвергает ее. Получается вроде следующего: «Я не слышал, что вы сказали, но я с вами совершенно не согласен».
Этот остроумный афоризм годится, чтобы характеризовать отношение, которое поначалу питал выдающийся немецкий физик конца XIX века Г. Герц к столь же выдающемуся английскому коллеге Д. Максвеллу. Предметом расхождения явилась электромагнитная теория.
Вообще, это детище Д. Максвелла вызывало сильнейшее противодействие. Мы уже рассказывали, как сопротивлялся теории В. Томсон. Ее выводы не признал также известный французский физик того времени П. Дюгем. К числу непринявших присоединился и крупнейший немецкий естествоиспытатель Г. Гельмгольц, а уже вслед за ним — его ученик Г. Герц.
Со стороны немецких исследователей возражения касались вопроса передачи взаимодействий. Оба они разделяли позицию дальнодействия, то есть передачи сигналов без посредников и мгновенно в силу особых, никому не известных пока свойств материи. Д. Максвелл же опирался на допущение промежуточной среды, в которой электрические и магнитные явления распространяются с конечной скоростью, равной скорости света.
Г. Герц ставит серию опытов, чтобы опровергнуть Д. Максвелла, но опровергает… Г. Гельмгольца, следуют новые опыты, а результат тот же. Г. Герц даже пытается одно время уйти от этих проблем, заняться другими. По не тут то было! «Электромагнитная тема» влечет его, более того, выводит на работы Д. Максвелла. Словом, все это закончилось тем, что, «поймав» электромагнитною волну, которая оставалась до этого лишь предположением, Г. Герц стал виновником торжества оспариваемых им ранее идей.
«Эмоцией вытеснения» исполнены отношения многих других ученых. Например, И. Ньютона и Г. Лейбница, французских математиков конца XVIII — начала XIX века Л. Пуансо и О. Кошн. Г. Галилей полностью игнорировал законы движения планет, установленные в начале XVII века известным немецким ученым И. Кеплером. Хотя он знал об открытии и даже одно время переписывался с И. Кеплером, Г. Галилей в своих работах нигде не упоминает о законах, а рассуждения ведет так, словно их никогда и не было.
Взаимные связи между исследователями отмечены и такими моментами.
Изобретатель паровой машины Д. Уатт на пути к признанию своего результата встретил груду препятствий, чинимых недоброжелателями. Дело в том, что Д. Уатт добивался создания паровой машины не просто как механизма, годного лишь для особых целей, скажем, для откачки воды в качестве насоса или для использования только в текстильной промышленности и т. п. Он намеревался построить универсальный двигатель современного ему производства. В конце концов он достиг этого. Но было на его пути немало неудач.
К примеру, крупным провалом отмечен 1769 год, когда изобретатель собрал и задумал испытать паровую установку с отделенным конденсатором. Не вышло.
Этим сразу же воспользовались соперники, чтобы очернить идею Д. Уатта. Так же и в других случаях ему приходилось в трудных условиях отстаивать свои замыслы.
А вместе с тем и сам то он, можно сказать, не остался в долгу. Когда его соотечественник Р. Тревитик создал паровую машину высокого давления, Д. Уатт развил завидную энергию, выступая против. Он доказывал, будто подобные остановки наносят вред прогрессу паровой техники, и выражался даже в том смысле, что Р. Тревитика… мало повесить.
В свое время Т. Эдисона часто травили и высмеивали как мошенника, препятствуя внедрению его открытий. Притом чем более оригинальным было изобретение, тем изобретательнее действовали критики.
Но странное дело. Ведь и сам Т. Эдисон в ряде случаев оказал своим высоким авторитетом сопротивление ценным научно техническим идеям.
В 1867 году по дну Атлантического океана прокладывали телеграфный кабель, связывающий Европу и Америку. Великий изобретатель поспешил со следующим заявлением, которое было опубликовано в газетах: «Из этой затеи ничего не получится». И пояснял, что ток, проходя столь большие расстояния, не способен будет переносить сигнал без значительных искажений.
Правда, когда трансатлантический телеграф между континентами стал успешно действовать, Т. Эдисон тут же признал свою ошибку.
Столь же неоправданную поспешность допустил он и по поводу еще одного выдающегося изобретения.
В 1928 году советская пресса сообщила о создании в России С. Лебедевым искусственного синтетического каучука (СК). Т. Эдисон откликнулся на это так:

«Известие о том, — писал он, — что Советскому Союзу удалось получить синтетический каучук, невероятно.
Этого никак нельзя сделать. Скажу больше — все сообщение ложь».

Впрочем, такая реакция лишь рельефнее оттеняет значение открытия, сделанного С. Лебедевым. Он действительно превысил «полномочия» науки того времени, пройдя через невозможное.
Мы привлекли факты, повествующие о выступлениях ученых против своих коллег, против истин, создаваемых другими. Но верхом парадоксальности оказывается положение, когда исследователь опровергает… самого себя, воюет с собственными результатами.
Почему это происходит?
Каждая принципиально новая теория, несущая новую парадигму, бесспорно, выходит за рамки привычного опыта, порывая с теми представлениями, которые он питал. Но все, что не согласуется с опытными данными, воспринимается как парадокс. И не только другими, а поначалу даже нередко и автором новой теории.
Так, мысль о вращении Земли казалась на первых порах самому Н. Копернику (о других уже и говорить нечего) неправдоподобной. Известные сомнения испытал, выдвигая принципы своей механики, И. Ньютон.
Считал ее «подозрительной». Уже создав основы дифференцнального исчисления, он остался в плену у старою. Великий ученый предпочитал выражать свои физические и астрономические воззрения архаическим языком, используя понятия, введенные еще греками. Не случайно же о И. Ньютоне говорили, что он скорее был не первым представителем века разума, а «последним из вавилонян и египтян», ибо смотрел на мир теми же, что и они, глазами.
Острую борьбу и прежде всего с самим собой пережил И. Кеплер, который пришел к выводу, что планеты движутся вовсе не по круговым орбитам, как полагали со времен древних, а по эллипсам. Это было совершенно неприемлемое допущение, идущее вразрез с вековой традицией.
Хотя И. Кеплер сделал вывод на основе совершенно точных наблюдений за движением Марса, полученных Т. Браге, ученый не смог перешагнуть барьера парадигмы. Его взгляды оставались некоторое время сугубо средневековыми. И только позднее, после упорных лет борьбы со своими убеждениями, великий ученый окончательно принял идею эллиптической формы движения планет. Таким образом, лишь пробивши брешь в собственном сознании, он смог повлиять на сознание других.
Как мы убеждаемся, прокладывать путь к новому мешает порой наше внутреннее сопротивление. «Я вижу это, но не верю этому» — так характеризовал свое состояние Г. Кантор (мы писали о нем), когда получил некоторые странные следствия из аксиом своей теории множеств. В письме известному немецкому математику XIX века Р. Дедекинду он признавался, что пришел к этим результатам вопреки собственной воле и лишь потому, что навязывают логика и 25 летний труд.
Видимо, и в самом деле бороться и искать, отвергать добытое и экспериментировать, отступать и находить новое нам мешает единственная могучая сила — это… мы сами. Хочется испытанных, нормальных дорог.
Потому нехоженые дали часто отпугивают. Вот и получается, что, смело заглянув в неизведанные пространства, люди отступают, пораженные величием увиденного. Наверное, первооткрыватели больше всего и страдают, добывая повое. Им не на кою оглянуться, и в себе не всегда сразу находят они уверенную опору.

«ЛОМКА СОЗНАНИЯ»

Характерны обстоятельства, сопровождавшие рождение и утверждение квантовой механики.
Она описывает движение микрочастиц, то есть частиц малой массы, обладающих специфическими свойствами. Что и говорить, необычная теория. Пришлось отказаться от многих самоочевидных и, казалось, незыблемых представлений.
Ранее мы уже немного касались этого вопроса в связи с опытами по интерференции. Отметим также, что в микромире теряют смысл рассуждения о траектории частиц. Это понятие применительно к обычным явлениям выражает наличие у тела одновременного определенного импульса или количества движения, равного произведению массы тела на скорость, и определенной координаты, то есть положения в пространстве. Но в микровселенной свои порядки. Здесь знать одновременно и импульс и координату частицы оказывается невозможным. И вот почему.
Допустим, мы решили установить положение микрочастицы в пространстве. Для этого нужно направить на нее луч света. Однако световой поток придает нашей частице такое количество движения, такие возмущения, что совершенно изменит ее местонахождение. Поэтому и не представляется возможным одновременно знать местоположение микрообъекта и его импульс. А чтобы описывать поведение микрочастиц, было введено так называемое соотношение неопределенностей, согласно которому произведение неопределенностей координаты частицы и ее импульса не может быть меньше некой постоянной величины (постоянной Планка).
Словом, открылся особый, доселе невиданный мир странных явлений. Он не поддавался объяснению в понятиях господствовавших в ту пору парадигм. Квантовую механику, пытавшуюся ввести новые понятия, одни называли учением с темным прошлым, напоминающим богословие, другие восторженно приветствовали как появление «пикассо физнки», третьи ждали, что из этого выйдет.
Первые всходы новой теории дали посевы, произведенные еще М. Планком и А. Эйнштейном в самом начале нашего столетия. Исходным пунктом всей квантовой концепции явилась развитая ими квантовая теория света. Но здесь придется сделать небольшое отступление.
Еще в XIX веке в физике стала признанной идея волновой природы света, победившая корпускулярную точку зрения Сторонники последней (и самый авторитетный среди них И. Ньютон) считали, что свет — поток материальных частиц, или корпускул, и имеет прерывный, дискретный характер. Победившая же ее волновая теория представляла свет в виде волн и только волн, которые распространяются непрерывно. Для пояснения этого взгляда на помощь обычно привлекали образ колеблющейся воды, когда она разбегается от места, куда брошен, например, камень.
Однако к началу XX века обнаружились факты, указывающие на несоответствие между законом непрерывного распространения энергии, в частности, световой, и наличным опытом. Разразилась так называемая «ультрафиолетовая катастрофа». Она и образовала одну из тех тучек, что застилали, по выражению В. Томсона, ясный горизонт физического знания.
И вот в 1900 году М. Планк выдвигает совершенно невероятную, парадоксальную гипотезу. Все же он не внял совету своего учителя Ф. Жолли и занялся теоретической физикой. М. Планк предложил идею «зернистого» распределения энергии. Он пришел к выводу, что электромагнитная энергия, носителем которой является свет, излучается и поглощается атомами не непрерывно, а только строго определенными дозами, квантами.
Квант — это минимальная, неделимая порция энергии.
В шутку говорили, что теперь согласно новым представлениям энергия отпускается лишь целыми единицами, совсем как в отделе штучных товаров.
Это коренным образом переворачивало устоявшиеся представления. По выражению известного советского ученого Л. Ландау, М. Планк ввел в физику алогичность.
Однако далось такое решение естествоиспытателю нелегко. Ввести то он новые понятия ввел, зато потом всю жизнь терзался этим. Когда М. Планк увидел, что квант рушит закон непрерывности излучения и поглощения света, внося дискретность, прерывность, а еще более, когда понял, что его квант вообще подрывает классические устои, ученый самым настоящим образом встревожился.
Насколько бы это ни показалось странным, но факт имел место: М. Планк выступил против своей собственной гипотезы, противясь ее утверждению в науке. Ктассическая физика, говорил он, «величественное сооружение чудесной красоты и гармонии», на которое так трудно посягнуть. Собственная же теория представлялась ему «чуждым и угрожающим взрывчатым снарядом», могущим нанести непоправимый урон. М. Планк просит, умоляет физиков сохранить классические представления и как можно меньше отходить от принятых законов.
Свои действия ученый объяснял следующим образом: «Я всегда стоял за то, чтобы возможно тесно связать квантовую гипотезу с классической динамикой, нарушая границы последней только тогда, когда опытные факты не дают никакого другого выхода». Таким образом, он принял идею квантов лишь потому, что не видел иного пути для объяснения поведения электрона, то есть принят неохотно, по принуждению.
Характеризуя эти терзания ученого, А. Эйнштейн отмечал, что М. Планк мучительно бился над тем, как вывести физику из затруднительного положения, в котором она оказалась по его же собственной вине. Одним словом, шла настоящая «ломка сознания».
Но если уж сам автор открытия не хотел его принимать, то что говорить о других. А в те времена многие ученые грозились отречься от физики, если «возмутительная» теория М. Планка не будет опровергнута.
Настолько она казалась парадоксальной, противоречащей научной традиции.
В утверждении квантовых представлений неоспорима и «вина» А. Эйнштейна. Он вошел в историю физики не только как творец теории относительности, но и в качестве одного из создателей квантовой концепции вещества и излучения. В 1905 году, развивая идею М. Планка, А. Эйнштейн вводит понятие кванта — порции света, в виде которой свет и существует. Это был знаменитый фотон. Правда, само слово «фотон» тогда еще не было произнесено. Оно появилось десятилетия спустя. Его придумал в 1926 году мало кому известный физик Н. Льюис.
Знаменит же фотон тем, что принес с собой новые странности. Он не имеет, как говорится, массы покоя, то есть не может находиться в неподвижном состоянии.
Он «приговорен» быть постоянно в движении, притом быстрота его перемещений всегда равна скорости света. Фотон и вступает в жизнь, рождается, имея эту скорость, и погибает, превращается в другие частицы, если ему приходится чуть притормозить. Словом, выходит, что свет остановить нельзя.
Все это, конечно, не укладывалось в бытующие представления, было парадоксально. Но парадокс состоял и в том, что А. Эйнштейн не мог примириться с результатами, добытыми им же самим, и вообще с результатами познания в области микроявлений. Так, ученый болезненно переживал, когда ему удалось в 1920 году вывести одну из формул квантовых процессов, не захотел включить квантовые эффекты в теорию пространства — времени.
Особенно характерны его выступления против вероятностно статистических методов, применяемых квантовой механикой. «Я не верю, — в шутку заявлял он, — что господь бог играет в кости». То был намек на отнюдь не аристократическое происхождение теории вероятностей. Она, можно сказать, дитя азартных игр и обязана своим появлением попытке понять капризный нрав случайных событий, в частности тех, что имеют место при бросании игральных костей. При необходимости, пояснял ученый, еще можно представить себе мир, где не действуют никакие закономерности природы и царит полнейший хаос. «Но мне крайне неприятна мысль, что существуют статистические законы, вынуждающие самого бога сначала разыграть каждый отдельный случай». Впрочем, великий физик не исключал и своего права на ошибки…
Как видим, история повторилась. Подобно М. Планку, А. Эйнштейн видит в идее квантования энергии угрозу самому существованию науки. Как то в беседе он сказал, что, если квантовая механика окажется справедливой, это будет означать конец физики.
Тем более настороженно встретили идеи А. Эйнштейна другие. Долгое время большинству естествоиспытателей был совершенно неясен смысл введенного им понятия фотона. Среди большинства оказались выдающиеся физики, и даже из числа тех, что возглавляли разработку квантовых идей, например, Н. Бор. Фотону не находилось ни аналога в чувственном мире, ни места в мире традиционных понятий.
Об умонастроении тех времен можно хорошо судить по такому факту. В 1907 году А. Эйнштейн принял участие в конкурсе по кафедре теоретической физики Венского университета на должность приват доцента. В качестве же конкурсной работы представил опубликованную статью, в которой как раз и развивал новые взгляды в области квантовых явлений. Факультет признал работу неудовлетворительной, а профессор Э. Форстер, читавший курс теоретической физики, возвращая статью, грубо сказал: «Я вообще не понимаю, что вы тут написали!» Остается добавить лишь, что в 1921 году А. Эйнштейну была присуждена именно за эти исследования Нобелевская премия.
Не менее парадоксален также случай, имевший место в 1912 году. М. Планк представлял А. Эйнштейна в Прусскую академию. Отметив заслуги претендента в разработке теории относительности, точнее, пока еще специальной теории относительности, М. Планк просил академиков не ставить в вину ученому создание им гипотезы световых квантов. Эту просьбу разделили с молчаливого согласия самого А. Эйнштейна и ряд других физиков.
Конечно, и М. Планк и А. Эйнштейн делали только первые шаги по неизведанной трассе. Их сопротивление можно понять. Они в авангарде движения, а идущим впереди всегда тяжелее. Но ведь и дальше не стало легче.
Последующее развитие связано с построением в 20 х годах на основе квантовой теории света квантовой механики. Ее становление также сопровождалось глубокой внутренней «ломкой сознания» и изобиловало столь же парадоксальными событиями.
К этому времени в физике утвердилась планетарная модель атома. Ее предложил Э. Резерфорд. Рассказывают, что однажды зимой 1911 года Э. Резерфорд, веселый, вошел в лабораторию и громогласно (впрочем, он всегда говорил громко) объявил: «Теперь я знаю, как выглядит атом».
Согласно его идее атом водорода, простейший из всех состоит из тяжелого, положительно заряженного ядра (протона) и вращающегося вокруг него легкого электрона, несущего отрицательный заряд. Более сложные атомы имеют несколько зарядов в ядре и соответствующее им число электронов, которые располагаются по разным орбитам, точь в точь как планеты вокруг Солнца.
Получалось красиво. Но эту красоту омрачало одно немаловажное обстоятельство.
В соответствии с классическими взглядами, которые покоились на волновых представлениях, энергию атом излучает непрерывно. Поэтому вращающийся электрон должен был через какое то время, отдав свою энергию, упасть на ядро. А он не падал. Отчего же?
Эта проблема вообще то возникла не теперь. Она начала волновать физику еще в конце XIX века, когда установили, что атом неоднороден. Поэтому Э. Резерфорд, предлагая свою планетарную модель, понимал, что это не избавляет ее от противоречия с классикой.
Понимал, но считал, что вопрос об устойчивости предложенного им атома на нынешней стадии не нуждается в рассмотрении. То есть объяснять, почему электрон не падает на ядро, пока не надо. А потом, дескать, будет видно.
И действительно, вскоре ответ сыскался.
Опираясь на гипотезу квантования, Н. Бор предложил следующее решение. Атом устойчив потому, что электрон отдает (и получает) энергию не непрерывно, а все теми же порциями, квантами. И случается это в тот момент, когда электрон переходит, точнее, перескакивает с одной орбиты на другую: с более далекой от ядра на более близкую, если излучает энергию, и наоборот, если получает ее. Так были узаконены знаменитые квантовые скачки, которые внесли в умы настоящий переполох и с которыми физикам еще предстоит помучиться.
Раньше всех парадоксальность понятия квантового скачка почувствовал сам Н. Бор. Поэтому его попытка носила компромиссный характер. Он не мог сразу преодолеть мощного давления традиции, и его построения сочетали квантовые законы с идеями классической механики. Это в какой то мере приглушало остроту парадоксальной идеи. Электроны ходили у него в атоме по классическим орбитам, а перескакивали с одной орбиты на другую уже по законам квантовых процессов.
Имея в виду отмеченную особенность предложенной модели, немецкий физик В. Гейзенберг писал, что Н. Бор предпочитал балансирование (ein Ihn und Hergehen, буквально «туда сюда хождение») между волновой и корпускулярной картинами.
Заметим, что это решение вызвало резкий отпор со стороны блюстителей старины. Другой немецкий физик, М. фон Лауэ, например, по поводу гипотезы Н. Бора заявил: «Это вздор! Уравнения Максвелла действительны во всех обстоятельствах, и электрон должен излучать» (то есть должен излучать, по мнению М. Лауэ, непрерывно).
Поиски решения проблем атомной физики продолжались. Следующий шаг был предпринят французским ученым Л. де Бройлем. Он высказал смелую догадку.
Наличие как волновых, так и корпускулярных свойств характерно, по его мнению, не только для света, но представляет общую всем микрообъектам закономерность. Стало быть, в движении любой частицы должны иметь место и волновые и дискретные проявления. Это было совершенно парадоксально: проводилась мысль о волновых свойствах вещества, о волнах материи!
Похоже, что к столь крутому повороту дела Л. де Бройль не был готов и сам. Во всяком случае, его построения говорят, что он испытал сильнейшее притяжение классической парадигмы. Выдвинутая им знаменитая идея «волны пилота» как раз представляла попытку рядом с новым сохранить прежние воззрения.
Недаром предложенные им модели микрообъектов окрестили «кентаврами». Они и впрямь были построены по образцам тех мифологические созданий, что сочетали в себе облик коня с головой человека.
У Л. де Бройля классическое волновое поле управляло движением частицы, вело ее по траектории. Потому оно и было названо ученым «волна пилот» или «волна разведчица». Здесь взаимодействуют привычные традиционные образования: корпускула и классическая волна. Конечно, корпускулярные и волновые свойства старой физики подверглись переосмыслению, но они все же остались классическими. И вот парадокс: сама природа предположенного Л. де Бройлем волнового процесса не была ему до конца ясна. Как заметил известный советский физик академик В. Фок, «де Бройль не понимал волны де Бройля».
Это подтверждает и такой факт. Много лет спустя, уже в 50 х годах, Л. де Бройль взбунтовался против тех выводов квантовой механики, согласно которым надо отказаться от понятия траектории элементарной частицы и ввести вероятностное описание движения микрообъектов. Он не разделял эти взгляды и ранее, в 20 х годах, когда они только утверждались.
Но тогда он смирился, а вот теперь вдруг заявил:
«Не верю».
Построение квантовой механики завершают в середине 20 х годов австрийский физик теоретик Э. Шредингер и В. Гейзенберг.
Развивая идею Л. де Бройля, Э. Шредингер в 1926 году создает волновую теорию движения микрочастиц. Им было показано, что устойчивые состояния атомных систем могут рассматриваться как собственные колебания волнового поля, соответствующего данной системе.
Казалось бы, достигнута полная победа квантовых представлений. Написана теория, хорошо объясняющая поведение частиц, теория, от которой нет возврата в прошлое. Но и здесь парадокс тут как тут.
Вспомним, что М. Планк начал с отрицания волновой теории и утверждения квантования энергии.
А. Эйнштейн говорит еще о наличии у световых волн свойств частиц (понятие фотона), а Л. де Бройль, напротив, ставит уже вопрос о наличии у частиц свойств волны. И вот теперь Э. Шредингер объявляет, что все события, разьпрывающиеся в микромире, есть волновые процессы, и только они. Частицы?.. Их тоже можно мастерить из волн.
Наука как бы совершила виток. Но она не вернулась к исходному пункту. Обогащенная новыми представлениями, она ушла вперед. А вот ученые, прочно удерживаемые традицией, надеялись вернуть старое.
Создавая волновую механику, Э. Шредингер полагал, что, возможно, она со временем приведет опять к более или менее классической картине. По его мнению, ядро атома должно быть окружено не электронами, а волнами материи, которые движутся в обычном трехмерном пространстве. Одновременно он мечтал избавиться от дискретных, квантовых состоянии. Они казались ему иррациональными. «Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, — заявил ученый, — то я жалею, что имел дело с квантовой теорией!»
Парадоксально и то, что Э. Шредингер не сразу сам понял все значение своего открытия. Он работал тогда в семинаре известного немецкого физика П. Дебая. Руководитель семинара попросил его сделать сообщение о появившейся во французском журнале статье Л. де Бройля. Однако статья ему не понравилась, и он заявил, что о такой чепухе даже и говорить не хочется.
П. Дебай настаивал. Тогда Э. Шредингер решил представить идею Л. де Бройля в более строгой математической форме и обобщенно. Это удалось. Но то, что он получил, и оказалось знаменитым волновым уравнением (уравнение Шредингера). Оно описывало движение частиц. Как считает П. Дебай, который рассказывал об этом советскому физику П. Капице, даже во время доклада на семинаре Э. Шредингер не осознавал, какое открытие он держит в руках. Ученый искренне полагал, что нашел всего лишь лучший способ изложения мысли Л. де Бройля.
Почти одновременно с Э. Шредингером В. Гейзенберг предложил другой путь описания движения микрочастиц. С его именем связано построение так называемого матричного — в отличие от волнового — варианта квантовой механики.
Квантовые проявления в движении частиц В. Гейзенберг выразил следующим образом. Он сопоставил каждой величине, характеризующей механические состояния частицы, математическую величину в виде матрицы.
Так называется прямоугольная таблица чисел, состоящая из определенного количества строк и столбцов.
К полученным таким образом величинам применялись уже уравнения классической механики. Поскольку матрицы отличались от обычных чисел, это приводило к новым результатам.
Впоследствии оба варианта слились, и в современной квантовой механике эти два метода уже неразличимы.
Но здесь нам хотелось бы отметить, что вначале В. Гейзенберг рассматривал свою теорию как несовместимую с волновой механикой и даже обиделся на учителя М. Борна, который проявил интерес к построениям Э. Шредингера. Впрочем, Э. Шредингер платил тем же.
В этом противостоянии идей также отразилось влияние классических воззрений, не допускавших смешения волновых и дискретных свойств.
Как видим, отцы квантовой механики, создавая принципиально новую теорию, находились в плену старых воззрений. Отсюда парадоксальность положения: не только другие, но и сами создатели нового выступили против собственных идей. Они тяготели к традиционным взглядам, хотя по мере развития квантовых представлений сила этой привязанности ослабевала.

Предыдущий вопрос | Содержание | Следующий вопрос

 

Внимание!

1. Все книги являются собственностью их авторов.
2. Предназначены для частного просмотра.
3.Любое коммерческое использование категорически запрещено.

 

 


In-Server & Artificial Intelligence

Контакты

317197170

support[@]allk.ru

 

Ссылки

Art