Ирина Радунская – Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки (страница 35)

Простота. Желательно, чтобы количество отдельных законов было минимальным, а каждый из них охватывал много соответствующих ситуаций.

Однозначность и ясность. Необходимо, чтобы законы не допускали различных толкований и не требовали дополнительных разъяснений.

Законы науки и учет их следствий требуются для правильной постановки экспериментов и при обработке полученных результатов. Эксперименты необходимы для проверки правильности предсказаний, даваемых теорией. Ибо теория, лишь объясняющая известное, но не позволяющая продвинуться в неведомое, не делающая предсказаний, поддающихся проверке, не может претендовать на то, чтобы заменить ранее существовавшие теории. В этом проявляется диалектика познания: только совокупность опыта и теории составляет настоящую науку.

Мы знаем, что будет, если хотя бы один новый опыт противоречит теории, то есть противоречит огромной совокупности прежних опытов, из которых выросла эта теория. Речь идет, конечно, только о правильном опыте, об опыте, поставленном и обработанном без ошибок и, желательно, повторенном независимыми исследователями. Такой опыт не может отвергнуть результатов других столь же тщательно поставленных и обработанных опытов. Он является лишь сигналом о том, что теория не полна. Что она должна быть дополнена или переработана.

Но что будет, если внезапно обнаружится противоречие между двумя фундаментальными теориями? Общепризнанными теориями, относящимися к двум не связанным между собой областям науки и до того непринужденно объяснявшими огромное количество опытных данных.

Слон вышел на отмель, около которой плещется кит!

Великая древняя наука механика… Вместе с арифметикой и геометрией она пришла к нам из тьмы веков. Это не просто красивая метафора. Возраст «Механики» Аристотеля перевалил за двадцать веков. А еще четыре века назад она безраздельно властвовала в умах образованных людей и, несмотря на множество своих ошибок, служила фундаментом великолепных зданий и мостов, акведуков и прекрасных скульптур. Надежным фундаментом, ибо во всех подобных случаях достаточно законов статики, относящихся к условиям равновесия сил, действующих на неподвижные тела. Главные же ошибки «Механики» Аристотеля начинаются там, где он пытается объяснить процесс движения.

Движение оставалось непостижимой тайной для древних мудрецов — их мышление было сугубо конкретным. Даже богов они наделяли человеческим обликом, а герои и чудовища выходят за пределы реального только своими масштабами: Геракл — силой, Аргус — количеством голов. Пределом абстракции для древних мыслителей было число и простейшие геометрические фигуры. В построении системы чисел они сделали лишь два шага. Простые числа, при помощи которых можно считать предметы, и простые дроби — отношения простых чисел, позволяющие делить то, что поддается делению. Когда Пифагор обнаружил несоизмеримость диагонали квадрата с его сторонами, если их размер — единица, он велел ученикам сохранить это в тайне. Существование величин, несопоставимых с простыми дробями, казалось ему ниспровержением основ. Страх перед такими величинами привел к застою математики на два тысячелетия.

Дымные костры инквизиции еще подсвечивали гнетущую ночь средневековья, когда Коперник, Кеплер и Галилей, отбросив древние предрассудки, положили начало новой науке о небесных и земных движениях. Коперник и Кеплер сосредоточили свои усилия на движении планет. Галилей, кроме того, стремился понять законы, лежащие в основе движений обычных земных тел и механизмов. Так возник фундамент современной науки, в который вошла мощь абстрактного мышления и сочетание все более сложной математики с искусством опытного исследования природы, пионером которого по праву считается Галилей. Под этим фундаментом сохранились, обеспечивая его устойчивость, древние блоки арифметики и алгебры, геометрии и логики, астрономических наблюдений и законов рычага. Конечно, кое-что пришлось удалить, иное лишь впоследствии вошло в общий монолит знаний после многовекового забвения.

Ньютон хорошо сказал, что ему удалось создать что-то новое только потому, что он стоял на плечах гигантов. Великолепный труд «Математические начала натуральной философии» сообщал людям суть научного метода, развитого Ньютоном на основе, заложенной Галилеем.

Вот этот метод: исходя из опыта обнаруживать «принципы» — фундаментальные свойства природы; на основе «принципов» строить законы — математические зависимости, связывающие между собой различные характеристики явлений и процессов, полученные из измерений; при помощи законов выводить следствия, поддающиеся проверке путем специально поставленных новых опытов. Этот метод и сейчас надежно служит ученым, успешно сочетаясь с методами гипотез. Конечно, речь идет не о гипотезах, придумываемых для объяснения отдельного частного явления, с которыми так страстно боролся Ньютон. Каждая гипотеза такого рода обычно требует дополнительных гипотез, объясняющих, почему новая гипотеза не противоречит другим явлениям или другим гипотезам, и этой порочной цепи нет конца. Но Ньютон сам с большим искусством создавал гипотезы другого рода. Их скорее следовало бы называть «пробными принципами». Они с самого начала строятся так, что оказываются согласующимися со множеством фактов и явлений или хотя бы с широким кругом родственных процессов, и способны вести к предсказаниям, поддающимся проверке опытом. Ко времени появления «Начал» Ньютон уже был известным и общепризнанным ученым. Но не это явилось причиной совершенно необычного успеха его книги — она оказалась распроданной так быстро, как сейчас расходятся бестселлеры, хотя это был не детектив, а сложный научный труд. Причина заключалась в революционном содержании «Начал». Впервые ученому удалось связать общими законами земные и небесные явления. Объяснить на основе механики процессы, не имеющие видимой общности с какими-либо механизмами.

«Начала» стали не только вершиной науки, но началом нового быстрого прогресса различных ее областей. Метод, созданный Ньютоном, оказался очень аффективный, а результаты, полученные им, столь эффектными, что многие поколения ученых, взяв на вооружение его метод, стремились, подобно ему, объяснить при помощи законов механики весь окружающий мир, со всеми его особенностями и част-частностямиИ это удавалось. Казалось, нет предела возможностям механического объяснения природы.

Поразительные успехи механики и ее применений к другим областям физики привели к далеко идущим последствиям. Некоторые важнейшие понятия механики Ньютона были восприняты философами и обобщены ими далеко за пределы, первоначально установленные их автором. Затем возникло то, что инженеры называют обратной связью, что зачастую ведет к возникновению самовозбуждающихся колебаний, нередко приводящих к катастрофическим последствиям. Ученые начали применять эти же понятия уже не как атрибуты механики, а как философские категории. Так случилось, в частности, с понятиями пространства, времени и причинности. Реальное пространство и время были отождествлены с абсолютным пространством и временем механики Ньютона. А причинность, трудами великого математика и механика Лапласа, была сведена к детерминизму: к жесткой связи между различными этапами механических процессов. Связи, описываемой уравнениями движения.

Сложившаяся ситуация вначале не только не мешала прогрессу науки, но и способствовала ему. Кристальная ясность и строгость уравнений механики, торжество причинности импонировали людям, склонным к исследовательской работе. Они стремились изгнать из науки малейшую неясность и произвол. Механика и ньютоновский метод познания природы всегда приводили к цели. Казалось, успехам методов механики никогда не будет конца.

Дальнейшее в существенной мере покоится на новаторских работах Фарадея. Этот гениальный самоучка не получил систематической подготовки и в течение всей жизни испытывал трудности в области высшей математики. К счастью, в то время еще удавалось сделать многое на основе элементарных расчетов. Конечно, и тогда требовалась способность интуитивного понимания связей, скрытых за явлениями природы. В этом отношении равным Фарадею был впоследствии, по-видимому, лишь Бор. Фарадей, подобно Ньютону, интуитивно чувствовал неудовлетворенность оттого, что для объяснения взаимодействия тяжелых тел и электрических зарядов приходится привлекать дальнодействуюшие силы. Но если в области механики им не было видно замены, то в области магнетизма дело обстояло иначе.

Более того, в 1820 году Эрстед обнаружил доселе неведомую силу, никак не укладывающуюся в ряд уже изученных сил, действующих не только в механике, но и в экспериментах с электричеством и магнетизмом. Все силы, с которыми встречались физики: сила тяготения, сила электростатического притяжения или отталкивания, сила притяжения или отталкивания полюсов магнитов и другие действовали по прямым, соединяющим тела — источники силы. Это позволило Ньютону, а затем его последователям применить геометрию и математику для формулировки законов действия сил. Так возник закон тяготения и его близнец — закон Кулона, определяющий взаимодействие наэлектризованных тел.