"Что такое научный поиск" - читать интересную книгу автора (Китайгородский Александр Исаакович, Тяпкин...)

«Построение, которое не кажется на первый взгляд безумным, не может иметь надежды на успех»

А. Тяпкин, профессор, доктор физико-математических наук

Прежде всего я хотел бы заметить, что слова Н. Бора о недостаточной «безумности» новой теории В. Гейзенберга и В. Паули вовсе не были сказаны в шутку. Это меткое и образное выражение не случайно было использовано и другими авторами, которых никак нельзя отнести к людям, далеким от науки.

Нет спора, утверждения ученых о «безумной» идее в построении теории еще не объясненных явлений пришлись по душе и многочисленным лженоваторам, и жаждущим сенсаций журналистам.

Однако борьбу с этими вульгарными искажениями смысла слов Н. Бора профессор Китайгородский решил вести без пощады, взяв на себя непосильный труд доказать, что «в науке нет сенсаций, нет безумных идей и нет романтики разрушения». И следовательно, миру науки чужды потрясения неожиданных открытий, крушения, казалось бы, очевидных надежд, коренные преобразования самых основных представлений. И нужно признать, профессор Китайгородский в какой-то мере сумел придать этим выводам видимость доказательности, тщательно смешав их с рядом бесспорно правильных утверждений.

Например, он совершенно правильно утверждает, что «развитие науки никогда не приводит к ниспровержению закона» и «что безумные идеи, противоречащие законам природы, просто глупые идеи». Но вслед за этим вопреки всей истории развития науки автор доказывает, что «если же новая идея не противоречит закону природы, то никто из ученых и не воспримет ее как безумную». Будто бы у таких радикально новых научных теорий, как «воображаемая» геометрия Лобачевского или специальная теория относительности, никогда и не было периода борьбы за признание в научной среде.

Известный американский теоретик Ф. Дайсон в своей статье «Новаторство в физике» (сб. «Элементарные частицы» из серии «Над чем думают физики», 1963) подробно проанализировал исторические примеры болезненного процесса восприятия и признания принципиально новых идей в физике.

Но не будем тревожить далекое прошлое и ограничимся рассмотрением мотивов, побудивших ученых – наших современников – использовать меткое и образное выражение о «безумной» идее. Дайсон, используя выражение Н. Бора о «безумной» теории, объясняет: «Новый способ рассуждений и новые представления должны быть отысканы ощупью и в темноте. Это медленный и мучительный процесс… Великое открытие, когда оно только что появляется, почти наверняка возникает в запутанной, неполной и бессвязной форме. Самому открывателю оно понятно только наполовину. Для всех остальных оно – полная тайна. Поэтому любое построение, которое не кажется на первый взгляд безумным, не может иметь надежды на успех». Желая исключить возможность неправильного истолкования термина «безумная» теория, Дайсон особо подчеркивает, что творения многочисленных ниспровергателей основ науки больше всего страдают недостаточной «безумностью» и «отклоняются редакцией не потому, что их нельзя понять, а именно потому, что их можно понять».

Известный советский физик-теоретик Д. Блохинцев писал в «Комсомольской правде» (4 января 1964 г.) о рыцарях науки, ищущих «сумасшедшую» идею радикального решения фундаментальных проблем современной физики, поясняя: новая идея должна быть «“сумасшедшей” с точки зрения установившихся понятий». Предвидя опасность неправильного понимания такого определения, Д. Блохинцев обратил особое внимание на тот факт, что обычно люди, далекие от современной науки, пытаются выдать за сверхоригинальные идеи примитивные построения, основанные на данных XVIII столетия, и что «безумность» ожидаемой теории вовсе не означает отрицания ею ранее установленных фактов: «достаточно противоречия с одним маленьким фактом и… надо иметь мужество отказаться от идеи, как бы она ни тешила душу».

Таким образом, говоря о «безумной» идее, ученые полностью исключали противоречивость ее хотя бы одному факту, а не только ранее установленному закону, объясняющему целый ряд фактов. Казалось бы, совершенно ясно, речь идет о противоречии с установившимися основными понятиями и фундаментальными представлениями, но как раз эти понятия, составляющие основу всякого научного познания окружающих нас явлений, профессор Китайгородский для упрощения всего дела предлагает причислить к малосущественному, постоянно изменяющемуся «обрамлению закона природы», характеризующему «языковую схему, манеру говорить, принятый способ использования слов».

Приходится удивляться, как мог автор в угоду высказанному в начале статьи мнению об отсутствии в науке «безумных» идей пойти на такое вопиющее искажение самого существа процесса научного познания, публикация которого в популярной литературе, я уверен, может принести еще больший вред, чем появление в печати ошибочных взглядов по ниспровержению отдельных закономерностей.

Ведь если читатель поверит профессору Китайгородскому, то он должен будет заключить: никакой революции в физике на рубеже XIX и XX веков, собственно, и не было, а происходила лишь замена «обрамления» законов природы, простая смена языковой схемы и манеры изъясняться. Становится также непонятным, почему В.И. Ленин считал этот процесс весьма болезненным и порождающим в среде естествоиспытателей философский кризис, брожения и сомнения в основных представлениях о природе и закономерностях процесса ее познания.

Доказывая, что в подлинной науке нет сенсаций и нет романтики каких бы то ни было разрушений, А. Китайгородский, сам того не замечая, выводит читателя на перекресток совершенно различных идеологических взглядов на проблему объективного содержания научных понятий и представлений, лишь косвенно связанных с непосредственно наблюдаемыми на опыте фактами. Весь этот круг вопросов давно решен в марксистско-ленинской теории познания, и я возьму на себя лишь труд помочь читателю уяснить, насколько несостоятельны, прежде всего с точки зрения физики, многократно повторявшиеся уже попытки представить научные понятия только условными символами легко изменяющейся языковой схемы.

Попытаемся уяснить фундаментальное значение физических понятий, связанных с непосредственно не измеряемыми величинами, на том же примере закона Ома, открытого как эмпирический закон задолго до появления правильных представлений о носителях электрического тока в металлах-электронах. Но, несмотря на широкое применение этой зависимости в практике, понадобились годы, прежде чем закону Ома удалось дать теоретическое обоснование, совместимое с другими наблюдаемыми явлениями. В электронной теории электропроводности, призванной дать обоснование закона Ома, в свое время возникли непреодолимые трудности, которые удалось разрешить только после создания квантовой механики. Для разрешения всех этих трудностей пришлось ввести такие физические величины, как средняя длина свободного пробега электронов, средняя скорость их беспорядочного движения и плотность «свободных» электронов в металлах, то есть величин, о которых нет даже упоминания как в самой формулировке закона Ома, так и в подробном разъяснении процедуры измерения. Такие величины и соответствующие им понятия, так же как и само понятие электрона, по определению А. Китайгородского, должны целиком относиться к часто изменяющемуся языковому обрамлению законов природы. С этой точки зрения вся проблема обоснования закона Ома выглядит от начала до конца надуманной физиками-теоретиками, пытающимися дать объяснение опытной закономерности с помощью величин, не имеющих, казалось бы, непосредственного отношения к измеряемым отклонениям стрелок вольтметра и амперметра.

Действительно, что тут еще обосновывать и объяснять? Не лучше ли просто ограничиться выводами, базирующимися на показаниях вольтметра и амперметра? Но если отказаться от поиска общего объяснения разрозненных эмпирических закономерностей, то «наука» превратилась бы только в собрание незыблемых количественных соотношений между непосредственно наблюдаемыми величинами. Такую «науку» можно было бы лишь постоянно пополнять вновь установленными эмпирическими закономерностями, не было бы нужды вносить коренные изменения и в языковую схему описания законов, так как она в этом случае включала бы только незыблемые понятия, относящиеся к самой операции измерения.

Необходимый арсенал терминов для формулировки закона Ома действительно исчерпывался бы клеммами, проводниками, источниками напряжения и отклонениями стрелок вольтметра и амперметра. В такой замкнутой операционалистской трактовке излишним оказалось бы понятие об электроне, а термину «электрический ток» с его претензией на объяснение явления отклонения стрелки амперметра мог быть приписан лишь весьма условный смысл. Но такая, с позволения сказать, голая эмпирическая наука не могла бы эффективно выполнять ту самую задачу предсказания еще не наблюдавшихся ранее явлений, которую и А. Китайгородский признал «главным содержанием и целью науки». Так что обобщение отдельных фактов и поиск единого количественного объяснения различных явлений вовсе не прихоть отдельных любителей теоретических систем, а составляют само существо научного познания законов природы.

Физической науке, например, никогда не удавалось удержаться в рамках строго операционалистской формулировки ее незыблемого экспериментального фундамента. Правда, на каждом этапе выхода физики за эти рамки всегда раздавались голоса против слишком серьезного отношения к новым понятиям, являющимся будто бы всего-навсего символами языковой схемы упорядочения наших наблюдений и ощущений. В свое время именно на этом основании Мах отвергал реальность атомов, а сегодня некоторые пытаются снять с повестки дня проблему выяснения существа корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц.

Результаты наблюдений и обобщающие их эмпирические закономерности составляют лишь незыблемую экспериментальную основу всякой теоретической науки. Ее же основное содержание и цель состоит всегда в строгом количественном объяснении по возможности более широкого круга наблюдаемых явлений. Для этого и приходится вводить некоторые общие физические понятия и соответствующие им физические величины, которые лишь косвенно связаны с наблюдаемыми на опыте результатами.

О захватывающей истории формирования представлений современной физики, о том, как небольшая группа физиков буквально взламывала устои классической физики, читатели журнала «Техника – молодежи» могут подробно узнать из книги американской журналистки Б. Клайн, русский перевод которой под названием «В поисках» подготовлен в Атомиздате.

В этой книге хорошо показано, что объективные трудности создания теоретического обобщения совершенно новой области физических явлений всякий раз самими же исследователями превращались в непреодолимые преграды из-за непременного желания решить их на основе фундаментальных представлений ранее изученной области явлений. Хорошо известно, что наиболее трудной и мучительной частью творчества основоположников новых концепций в физике было всегда освобождение от некоторых представлений, уже сыгравших фундаментальную роль в развитии физики. Те же оковы укоренившихся мнений нередко задерживали процесс признания и освоения широкой научной общественностью уже найденных гениальных теоретических обобщений, поражающих «безумной» новизной своих концепций.

Можно ли подобные коренные преобразования физических представлений связать с романтикой разрушения? Конечно, речь должна идти прежде всего о романтике творческого созидания, но созидания, возникшего на основе разрушения оков прежних представлений, апробированных в другой области физических явлений, о неожиданных сенсационных теоретических открытиях, завоевывающих призвание в борьбе с естественным догматизмом большинства ученых.

Конечно, невозможно полностью избавиться от всех нежелательных явлений, сдерживающих процесс формирования совершенно новых физических представлений. Приступая к теоретическому обобщению новой области физических явлении, ученые пользуются представлениями, возникшими при исследовании других областей, прежде всего в силу отсутствия у них каких-либо иных представлений. Теперь нам кажутся весьма наивными первоначальные попытки объяснения электрических явлений на основе механических моделей. Никто не знает, в какой мере оправдает будущее сегодняшние усилия использовать в теории элементарных частиц аппарат квантовой механики и представления теории относительности, возникшие в результате обобщения закономерностей совершенно другой области явлений.

Полностью отвергать применение в новой области ранее сложившихся представлений также нет оснований. Поэтому критический анализ уже сложившихся физических представлений и дальнейшее развитие толкования уже существующих физических теорий, так же как создание общей атмосферы терпимости к инакомыслящим, не могут не иметь первостепенного значения для решения трудностей теоретического обобщения физики элементарных частиц.

Нужно бороться против невежественных, лженаучных взглядов, маскирующихся под новаторские преобразования ныне достигнутых научных знаний. Но для этого нет необходимости изображать науку тихой заводью, свободной от закономерных периодических потрясений ее основных концепций. Не стоит ради борьбы со лженоваторами изображать радикальные преобразования фундаментальных научных представлений лишь сменой обрамления экспериментально установленных закономерностей. Фундаментальность таких основных представлений доказывается уже тем, что они цементируют в единую теоретическую систему целый ряд наблюдаемых на опыте закономерностей. Необходимость же смены этих представлений проистекает из ограниченности, невозможности распространения их на все явления реального мира.