Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8
Шрифт:
Но сейчас речь не о технике и не о литературе даже, а о самой настоящей науке и законах ее развития. Как и техника, как и всякая человеческая деятельность, связанная с воображением, наука развивается, устраняя противоречия, возникающие на ее пути. И пользуется при этом такими же приемами, какие взяты на вооружение изобретателями и писателями-фантастами.
Как "работает" прием объединения в науке? Вот классический, можно сказать, пример, хотя определение "классический" звучит в данном случае чуть двусмысленно, поскольку история эта привела-таки к поражению так называемой классической физики и появлению физики квантовой.
Началась эта история с великого Ньютона.
И все бы хорошо, но корпускулярная теория никак не могла объяснить, как же частицы света проникают в область тени, где их быть вроде бы не должно. Явление это называется дифракцией, и объяснил его современник сэра Ньютона — Гюйгенс. В отличие от своего великого коллеги, он заявил, что свет — это волна, которая распространяется в особой среде — эфире. Помните у Пушкина: "Ночной Зефир струит эфир…"
Волновая теория света замечательно описывала явление дифракции, но не могла ответить на простой вопрос: почему же свет распространяется прямолинейно? А ведь этот вопрос для физики был куда важнее, чем частная проблема дифракции. Пришлось Гюйгенсу отойти в тень, а Ньютон одержал очередную победу. Его корпускулярная теория главенствовала в физике больше ста лет. А потом физики Юнг и Френкель, будучи сторонниками не корпускулярной, а волновой теории, сумели объяснить, как же все-таки удается световой волне распространяться по прямой линии.
И корпускулярная теория пала. Вместо нее в физике воцарилась волновая, срок жизни которой был отмерен примерно такой же — около ста лет. Двести лет потратили величайшие физики мира для того, чтобы убедиться в простой, казалось бы, истине: если две теории противоречат друг другу, не нужно доказывать, какая из них главнее. Не нужно говорить: "или та, или эта". А нужно воспользоваться приемом объединения и попытаться соединить вместе обе теории.
Физиков можно понять: не может же быть свет и частицей, и волной. Либо так, либо иначе, как несовместимы друг с другом день и ночь.
Противоречие разрешил Нильс Бор в 1929 году, введя в физику новый принцип: принцип дополнительности. Попросту говоря, это научная формулировка приема объединения! Оба объяснения света дополняют друг друга. У света, как у Януса, как бы два лица. Свет имеет двойственную природу: излучается и поглощается он, как поток частиц, а распространяется, как волна.
И оказалось, в мире микрочастиц все устроено именно так: все частицы имеют двойственную природу. Это и волны, и корпускулы — все зависит от того, какая сторона жизни микромира нас интересует.
Кстати говоря, к концу двадцатых годов фантасты уже вовсю пользовались приемом объединения, а в технике до открытия этого приема должно было пройти еще лет сорок. В наши-то дни прием объединения изучают одним из первых на занятиях по развитию творческого воображения. И каждый человек, обладающий фантазией, встретившись в жизни с событиями, противоречащими друг другу, немедленно думает: как бы их объединить.
Ибо только тогда можно будет получить новую интересную идею.
Часть 12
Слишком много окружностей
То, что без творческой фантазии в науке делать нечего, — понятно. Но вот, о чем, кажется, сами ученые не очень задумываются, —
Пример? Пожалуйста. Классический случай: теория Птолемея. Пользуясь много вековыми наблюдениями неба, Птолемей создал геоцентрическую систему: Земля — центр Вселенной, а вокруг Земли крутятся по окружностям Солнце, Луна и планеты. Птолемей "прибил" планеты к твердым сферам, но эта деталь к делу не относится. Сначала схема работала неплохо, и астрономы достаточно точно предсказывали положения планет на небе. Но со временем ошибки стали накапливаться, и стало ясно, что планеты движутся не по простым окружностям — они еще описывают на небе довольно причудливые петли. Пришлось Птолемею добавить к основным окружностям целую систему "эпициклов" — дополнительных небольших окружностей. Прошло время, этой точности тоже оказалось недостаточно, и астрономы добавили еще одну систему окружностей. А потом — еще… Количество окружностей, по которым пришлось вращаться бедным планетам, достигло в средневековье такого количества, что расчет движения планет стал непосильным делом. Между тем астрология нуждалась в простом методе, а не в математическом монстре.
Вот вам противоречие, из которого в науке рождаются открытия: планеты вращаются по окружностям, и планеты не могут вращаться по окружностям. Такое противоречие не разрешить, просто добавив еще одну окружность. Нужно… Что? Конечно: использовать один из приемов РТВ. Честно говоря, нам повезло: Коперник использовал нужный прием (впрочем, он наверняка перепробовал и другие, прежде чем пришел к своему гениальному выводу!). Коперник воспользовался приемом "наоборот" — пусть не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца! Вы думаете, что Коперник действительно полагал, что Земля не находится в центре Вселенной? Он был священником, ему вовсе не улыбалось сместить нашу планету с ее центральной роли в мироздании. Коперник поставил Солнце в центр с единственной целью: упростить вычисления движения светил. И упростил, естественно.
И лишь после того, когда стало ясно, что задачи астрономии и астрологии (а в те времена, кстати, никто эти науки и не разделял) решаются в новой системе куда проще и естественней, Коперник задумался: а может, это не просто формальный вывод? Может, Земля и планеты ДЕЙСТВИТЕЛЬНО обращаются вокруг Солнца?
Сначала был формально использован прием РТВ, и лишь потом, убедившись, что прием действует, Коперник пришел к выводу, что имеет место реальное природное явление. Скажите, пожалуйста, удалось бы религиозному человеку, каким был Коперник, преодолеть силу догм и с самого начала утверждать, что Земля — вовсе не центр Вселенной? Вряд ли. Он использовал прием именно как прием, способ упростить вычисления, и не более того. А потом уж…
И таких случаев в истории науки более чем достаточно. Вот еще один.
Исследователи электромагнетизма Ампер, Фарадей, Вебер прекрасно знали из собственных опытов, что электричество и магнетизм тесно друг с другом связаны: с помощью магнитного поля можно получить электричество и наоборот. Но можно ли связать эти поля в единые уравнения? Никому этого не удавалось сделать, пока Максвелл — чисто формально! — не ввел в уравнения так называемый ток смещения. Речь шла именно о формальной добавке, ведь никто и никогда этот ток смещения не наблюдал! Максвелл попросту подошел к противоречию с помощью методов РТВ.