Поиски истины
Шрифт:
К счастью, у науки есть свойство самоочищения - обратная связь, обеспечивающая устойчивость. После нескольких неудач и догматики и верхогляды перестают влиять на развитие науки.
Двадцатый век явил удивительные примеры отказа от привычных представлений в физике: теория относительности возникла в результате пересмотра интуитивного понятия одновременности, существовавшего сотни лет. Классическая механика исходит из предположения, что явления можно описывать, задавая координаты и скорости частиц. Квантовая механика требует отказа от этого предположения.
Но не свидетельствует ли такой отказ о несостоятельности
«Чтобы не нарушить, не расстроить, чтобы не разрушить, а построить…» (В. Высоцкий)
Существует заблуждение, будто ценность научного открытия измеряется тем, насколько оно ниспровергает науку.
Значительность научной революции в ее созидательных, а не разрушительных возможностях, в том, какой толчок она дает развитию науки, какие новые области открывает.
Очень часто при этом основные представления предшествующей науки остаются неизменными. Бескровный переворот произошел в астрофизике с появлением радиоастрономии; в теоретической физике - с открытием «графиков Фейнмана» - способа получать соотношения между физическими величинами с помощью рисунков, которые расшифровываются в конце работы.
Физика элементарных частиц категорически изменилась за последнее время без смены основных принципов физического описания.
Но даже коренная научная революция не отменяет, а только пересматривает, переосмысливает прежние соотношения и устанавливает границы их применимости. В науке существует «принцип соответствия» - новая теория должна переходить в старую в тех условиях, при которых старая была установлена.
Стабильность науки - важнейшее ее свойство, иначе приходилось бы начинать все заново после каждого открытия.
Физики отказались от представления о тепле как о жидкости - теплороде, - перетекающей от нагретого тела к холодному, после того как была установлена эквивалентность механической и тепловой энергии («механический эквивалент тепла»). Но законы теплопроводности, установленные во времена теплорода, не изменились.
В начале XX века атомистическая теория вещества стала доказанной и общепризнанной истиной, но все соотношения «макроскопических» наук - термодинамики, гидродинамики, теории упругости - остались без изменений. Эти науки продолжали предсказывать новые явления, выяснились лишь границы их применимости.
Тогда же, в начале века, произошел переворот в наших взглядах на пространство, время и тяготение, но наука «малых скоростей» сохранилась не только в смысле принципа соответствия - она продолжала развиваться, и практически вся современная техника - ЭВМ, телевидение, радио, космические полеты, современные химия и биология - обходится ньютоновыми представлениями о пространстве и времени.
Хороший пример переплетения старых и новых идей дает история эфира (см. с. 198).
В XIX веке его наделяли сложнейшими противоречивыми свойствами для объяснения законов распространения света в пустоте и в движущихся телах. Теория относительности разрешила все противоречия эфира. Более того - исчезла необходимость в этом понятии. Однако позже выяснилось, что пустота - бывший эфир - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля («нулевые колебания»),
Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию эфира, но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Новый эфир называют «вакуумом» или «физической пустотой».
История эфира на этом не закончилась.
Теория относительности строится на предположении, что в нашем мире не существует выделенной системы координат и поэтому не существует абсолютной скорости, мы наблюдаем только относительные движения. Но с открытием реликтового излучения такая система координат появилась - это система, в которой кванты реликтового излучения распределены по скоростям сферически симметрично, как частицы газа в неподвижном ящике. (Реликтовое излучение - это электромагнитные волны, возникшие примерно 20 миллиардов лет назад, когда Вселенная была горячей. Исследуя реликтовое излучение, можно увидеть Вселенную, какой она была на ранних стадиях развития.) В «новом эфире» есть абсолютная скорость, тем не менее следствия теории относительности сохраняются с колоссальной точностью в согласии с принципом соответствия.
История эфира продолжается.
Применение квантовой механики к теории тяготения привело к важнейшему результату - кроме нулевых колебаний элементарных частиц, о которых мы только что говорили, в вакууме существуют нулевые колебания поля тяготения. Но, как следует из теории тяготения Эйнштейна, изменение гравитационного поля приводит к изменению геометрических свойств пространства. Отношение длины окружности к радиусу колеблется около значения 2л, соответствующего евклидовой геометрии. Для больших радиусов эти колебания практически не наблюдаемы, но чем меньше масштаб расстояний, тем больше амплитуда «дрожаний» геометрии вакуума.
В последнее время физики-теоретики пытаются выяснить взаимное влияние этих колебаний геометрических свойств и нулевых колебаний элементарных частиц. Эйнштейн надеялся объединить тяготение и электродинамику, а такая теория пошла бы гораздо дальше - она означала бы «сверхобъединение» всех известных физических взаимодействий.
Романтика и поэзия науки не в разрушении старого, а в переплетении и проникновении друг в друга новых и прежних идей. В науке, как и в искусстве, новое не отменяет красоты старого, а дополняет ее.
Итак, наука оберегает свои завоевания. Но как устанавливаются научные истины? Один из важнейших методов - проверка теоретических предсказаний опытом.
«Штатские люди любят судить о предметах военных, даже фельдмаршальских, а люди с инженерным
образованием судят больше о философии и политической экономии» (Ф. Достоевский)
«Эксперимент есть эксперимент, даже если его поставили журналисты», - было сказано в одном из наших журналов по поводу встречи редакции с экстрасенсом, с «медиумом», как сказали бы сто лет назад. Я не встретил ни одного экспериментатора, который бы не рассмеялся, услышав эту фразу. Самое тонкое и сложное - постановка недвусмысленного эксперимента, и здесь необходим строжайший профессионализм.